CN103044030A - 适于喷砂的陶瓷珠的制造方法 - Google Patents

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本发明提供一种适于喷砂的陶瓷珠的制造方法，其步骤包括：将原料混合；制得超细粉体，粉体粒度＜2μm；滚动成型制得预设直径范围的陶瓷珠；烧结陶瓷珠，然后自然冷却；陶瓷珠抛光；研磨制得适于喷砂的陶瓷珠。相较现有技术，本发明适于喷砂的陶瓷珠的制造方法产能高、成本低，对环境的污染少，且适合制造亮光泽面、哑光泽面和暗光泽面的陶瓷珠。

Description

适于喷砂的陶瓷珠的制造方法
技术领域
本发明涉及陶瓷珠的制造方法，且特别是关于一种适于喷砂的陶瓷珠的制造方法。
背景技术
喷砂是一种金属和塑胶工件表面处理常用的工艺，将喷砂介质喷射到各种工件上，可以起到消除内应力、强化、美观表面等作用。玻璃珠和不锈钢珠是目前应用较为广泛的传统喷丸。玻璃珠原料造价低廉、制作工艺简单，但是比重轻、韧性差、容易破碎，使用时会产生很大粉尘，而且因为比重轻造成喷射力量不够。不锈钢珠由于工艺的原因，粒径不能做得很小，而且因为比重过大的原因，容易对工件表面造成损伤。
随着超细粉体的开发、研究和生产，采用超细粉体制成的陶瓷珠开始应用于研磨和喷砂领域。超细粉体是指尺度介于分子、原子与块状材料之间，通常泛指1～100nm范围内的微小固体颗粒。随着物质的超细化，其表面电子结构和晶体结构发生了变化，产生了块状材料不具备的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应，从而使超细粉体与常规颗粒材料相比具有一系列优异的物理、化学性质。相较传统的玻璃珠和不锈钢珠，陶瓷珠具有很多独特性能，如高耐磨性、比重适中。
陶瓷珠通常采用烧结或电熔的工艺制造。烧结陶瓷珠晶粒细小、强度高且制造成本低，但是其表面较为粗糙，因此现有的烧结陶瓷珠只用于研磨。
表面光洁度的等级有14个，即1-14。适合金属、塑胶表面喷砂处理的陶瓷珠表面光洁度要求较高，暗光泽面效果表面光洁度要达到10，亮光泽面效果表面光洁度要达到11，而哑光泽面效果的表面光洁度介于二者之间。
采用电熔工艺可以制造出适于金属、塑胶表面喷砂处理的陶瓷珠，其生产方法为将原料混合后制成熔融的液体，然后高处倒下，经风吹自然形成表面光洁度为▽11-▽12的陶瓷珠，最后经过筛选，得到直径为Ф0.04～Ф0.25mm的陶瓷珠。但是风吹形成的陶瓷珠的直径非常不稳定，只有小部分（大概10～15%）符合要求，因此产能非常低，成本很高，而且风吹成型的工艺对环境造成很大的污染。另外，该工艺难以调整陶瓷珠的表面光洁度，只能得到亮光泽面的陶瓷珠，不适用于加工要求暗光泽面或哑光泽面效果的工件。
发明内容
本发明提供一种适于喷砂的陶瓷珠的制造方法，其具有环保、产能高、成本低的优点，并且可以根据需要调整陶瓷珠的表面光洁度。
为达上述优点，本发明提供一种适于喷砂的陶瓷珠的制造方法，其步骤包括：将原料混合；制得超细粉体，粉体粒度＜2μm；滚动成型制得预设直径范围的陶瓷珠；烧结陶瓷珠，然后自然冷却；陶瓷珠抛光；研磨制得适于喷砂的陶瓷珠。
在本发明的一个实施例中，所述“研磨制得适于喷砂的陶瓷珠”的步骤中，将陶瓷珠放进研磨机，根据陶瓷珠表面效果的要求，设定研磨转速和研磨时间。
在本发明的一个实施例中，所述“制得超细粉体”的步骤中，采用湿法球磨的方法将原料球磨至粒度＜2μm，出磨然后通过喷雾干燥制得超细粉体。
在本发明的一个实施例中，所述“滚动成型制得预设直径范围的陶瓷珠”的步骤中，将超细粉体和水按比例放入成珠机搅拌，过筛，制得粒径为0.01-1mm的种珠，向滚动成珠机中加入种珠，按照超细粉体与水重量比向滚动成珠机内连续加料，滚动过程中不断检测成珠的直径，根据要求制得预设直径范围的陶瓷珠。
在本发明的一个实施例中，所述“烧结陶瓷珠，然后自然冷却”的步骤中，将陶瓷珠放进窑炉内，以40～60℃/h（摄氏度/小时）的速度从常温升至250～350℃；然后以75～85℃/h的速度升温至1100～1300℃，保温1小时；之后以85～100℃/h的速度升温至1400℃～1500℃，保温2小时，自然降温至250～350℃，然后出窑。
在本发明的一个实施例中，所述原料含有5-55%的ZrO2、3-50%的Al2O3、10-45%的SiO2、2-5%的MgO，其中含量为质量百分比含量。
在本发明的一个实施例中，所述原料由锆英砂、氧化锆粉、氧化镁、混合稀土、高岭土及/或工业氧化铝粉组成。
相较现有技术，本发明的适于喷砂的陶瓷珠的制造方法采用产能高、成本低的制造用于研磨的陶瓷珠的工艺，再经过研磨制得适合喷砂的陶瓷珠，其通过简单的工艺将适于研磨的陶瓷珠加工成适合喷砂的陶瓷珠，提高产能、降低成本的同时，也减少对环境的污染。而且通过控制研磨的时间和转速，可以制得不同表面光洁度的陶瓷珠，从而适于制造亮光泽面、哑光泽面和暗光泽面的陶瓷珠。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的适于喷砂的陶瓷珠的制造方法的流程图。
具体实施方式
请参照图1，本发明较佳实施例的适于喷砂的陶瓷珠的制造方法，步骤包括：
（1）将原料混合；
（2）制得超细粉体，粉体粒度＜2μm；
（3）滚动成型制得预设直径范围的陶瓷珠；
（4）烧结陶瓷珠，然后自然冷却；
（5）陶瓷珠抛光；
（6）研磨制得适于喷砂的陶瓷珠。
以下对上述各步骤进行详细的说明：
在步骤（1）中，原料含有ZrO2、Al2O3、SiO2、MgO，例如原料可以由锆英砂、氧化锆粉、氧化镁、高岭土及混合稀土混合而成（锆英砂中含有ZrO2和SiO2，高岭土中含有Al2O3和SiO2），其中高岭土也可以由工业氧化铝粉（Al2O3）全部或部分代替。原料成份质量百分比含量：ZrO2为5-55%，Al2O3为3-50%，SiO2为10-45%，MgO为2-5%。
在步骤（2）中，可以采用湿法球磨的方法将原料球磨至粒度＜2μm，出磨然后通过喷雾干燥制得超细粉体。
在步骤（3）中，将超细粉体和水按比例（如10:1）放入成珠机搅拌，过筛，制得粒径为0.01-1mm的种珠（根据最后制得的成品陶瓷珠的直径要求确定种珠的粒径，成品陶瓷珠的直径越大，种珠粒径越大，反之越小），向滚动成珠机中加入种珠，按照超细粉体与水重量比（如1:1）向滚动成珠机内连续加料，滚动过程中不断检测成珠的直径，根据要求制得预设直径范围的陶瓷珠，根据不同的滚动时间可制得Ф0.04～Ф5mm的陶瓷珠。
在步骤（4）中，将陶瓷珠放进窑炉内，以40～60℃/h（摄氏度/小时）的速度从常温升至250～350℃（摄氏度）；然后以75～85℃/h的速度升温至1100～1300℃，保温1小时；之后以85～100℃/h的速度升温至1400℃～1500℃，保温2小时左右，自然降温至250～350℃，然后出窑。
在步骤（6）中，将陶瓷珠放进研磨机，根据陶瓷珠表面效果的要求，设定研磨转速和研磨时间。控制研磨机的转速和研磨时间可以制得不同表面光洁度的陶瓷珠。表1为不同的转速和时间得出陶瓷珠表面光洁度的实验数据。
表一
Figure BDA00002657217500051
以下为制造粒径为0.04-0.09mm、表面光洁度为▽11的陶瓷珠的一个实施例：
（1）原料：10份锆英砂、2份氧化锆粉、3份氧化镁、32份工业氧化铝粉、50份高岭土及3份混合稀土，将原料均匀混合，其中1份相当于原料总质量的1%；
（2）用湿法球磨的方法制得超细粉体，粉体粒度＜2μm；
（3）将50Kg的超细粉体和5Kg的水放入成珠机，制得粒径为0.02mm的种珠，按照超细粉体和水重量比1:0.5向滚动成珠机内连续加料，滚动2-30min（分钟），制得粒径为0.04-0.09mm的陶瓷珠；
（4）将陶瓷珠放进窑炉内，以55℃/h的速度从常温升至325℃；然后以80℃/h的速度升温至1250℃，保温1小时；之后以90℃/h的速度升温至1500℃，保温2小时左右，自然降温至250℃，然后出窑；
（5）加入抛光剂抛光陶瓷珠；
（6）研磨机以800转/秒的转速研磨陶瓷珠4h，得到粒径为0.04-0.09mm、表面光洁度为▽11的陶瓷珠。
本发明适于喷砂的陶瓷珠的制造方法至少具有以下优点：
（1）采用产能高、成本低的制造用于研磨的陶瓷珠的工艺，再经过研磨制得适合喷砂的陶瓷珠，其通过简单的工艺将适于研磨的陶瓷珠加工成适合喷砂的陶瓷珠，提高产能、降低成本的同时，也减少对环境的污染。
（2）通过控制研磨机的转速和研磨时间可以制得不同表面光洁度的陶瓷珠，适合制造亮光泽面、哑光泽面、暗光泽面的陶瓷珠，从而可以满足工件加工不同表面效果的需要。
（3）通过控制种珠的粒径和滚珠的时间可以制得不同粒径的陶瓷珠。
以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种适于喷砂的陶瓷珠的制造方法，其步骤包括：
将原料混合；
制得超细粉体，粉体粒度＜2μm；
滚动成型制得预设直径范围的陶瓷珠；
烧结陶瓷珠，然后自然冷却；
陶瓷珠抛光；
研磨制得适于喷砂的陶瓷珠。
2.如权利要求1所述的适于喷砂的陶瓷珠的制造方法，其特征在于：所述“研磨制得适于喷砂的陶瓷珠”的步骤中，将陶瓷珠放进研磨机，根据陶瓷珠表面效果的要求，设定研磨转速和研磨时间。
3.如权利要求1所述的适于喷砂的陶瓷珠的制造方法，其特征在于：所述“制得超细粉体”的步骤中，采用湿法球磨的方法将原料球磨至粒度＜2μm，出磨然后通过喷雾干燥制得超细粉体。
4.如权利要求1所述的适于喷砂的陶瓷珠的制造方法，其特征在于：所述“滚动成型制得预设直径范围的陶瓷珠”的步骤中，将超细粉体和水按比例放入成珠机搅拌，过筛，制得粒径为0.01-1mm的种珠，向滚动成珠机中加入种珠，按照超细粉体与水重量比向滚动成珠机内连续加料，滚动过程中不断检测成珠的直径，根据要求制得预设直径范围的陶瓷珠。
5.如权利要求1所述的适于喷砂的陶瓷珠的制造方法，其特征在于：所述“烧结陶瓷珠，然后自然冷却”的步骤中，将陶瓷珠放进窑炉内，以40～60℃/h（摄氏度/小时）的速度从常温升至250～350℃；然后以75～85℃/h的速度升温至1100～1300℃，保温1小时；之后以85～100℃/h的速度升温至1400℃～1500℃，保温2小时，自然降温至250～350℃，然后出窑。
6.如权利要求1至6任一项所述的适于喷砂的陶瓷珠的制造方法，其特征在于：所述原料含有5-55%的ZrO2、3-50%的Al2O3、10-45%的SiO2、2-5%的MgO，其中含量为质量百分比含量。
7.如权利要求6所述的适于喷砂的陶瓷珠的制造方法，其特征在于：所述原料由锆英砂、氧化锆粉、氧化镁、混合稀土、高岭土及/或工业氧化铝粉组成。
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