CN104129989B - 氧化钇稳定氧化锆造粒粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种氧化钇稳定氧化锆造粒粉的制备方法，包括如下步骤：将氧化钇稳定氧化锆粉末、去离子水和分散剂混合后球磨制成浆料，氧化钇稳定氧化锆粉末、去离子水和分散剂的质量比为1:1～1.5:0.001～0.015；往浆料中加入粘结剂，接着搅拌3小时～6小时；将搅拌好的浆料造粒，得到氧化钇稳定氧化锆造粒粉。上述氧化钇稳定氧化锆造粒粉的制备方法，通过调节合适的氧化钇稳定氧化锆粉末、去离子水和分散剂的比例，使球磨后得到的浆料具有合适的固含量，同时，再加入粘结剂进行搅拌后，使浆料的流动性和黏性都适中，从而使造粒进料过程中浆料不会粘结在进料管，使浆料都能有效用于造粒，使造粒粉的产出率达到94％以上。
Description
技术领域
本发明涉及造粒粉的制备方法的技术领域，特别是涉及一种氧化钇稳定氧化锆造粒粉的制备方法。
背景技术
氧化锆陶瓷刀用于现代厨房，具有耐磨、高密度、高硬度等金属刀无法比拟的优点。据报道，氧化锆陶瓷刀的耐磨性是金属刀的60倍，其硬度仅次于金刚石，因此经过打磨开刃后的氧化锆陶瓷刀刀刃异常锋利。与金属刀相比，氧化锆陶瓷刀可耐各种酸碱有机物的腐蚀，不会生锈变色，无金属离子溶出，健康环保。此外，氧化锆陶瓷刀便于清洗，能保持食品的原色、原味，并且不与食物发生任何反应，减少细菌滋生的机会。再者，氧化锆陶瓷刀无磁性，且为全致密材料，无明显孔隙。陶瓷刀充分体现新世纪、新材料的绿色环保概念，在市场上的占的份额也越来越重。
陶瓷刀通常采用氧化钇稳定氧化锆造粒粉进行烧结等工艺制成。为了制备性能良好的陶瓷刀，氧化钇稳定氧化锆造粒粉的制备方法也被人们进行了广泛研究。然而传统的氧化钇稳定氧化锆造粒粉的制备方法产出率较低。
发明内容
基于此，有必要提供一种产出率较高的氧化钇稳定氧化锆造粒粉的制备方法。
一种氧化钇稳定氧化锆造粒粉的制备方法，包括如下步骤：
将氧化钇稳定氧化锆粉末、去离子水和分散剂混合后球磨制成浆料，所述氧化钇稳定氧化锆粉末、所述去离子水和所述分散剂的质量比为1:1～1.5:0.001～0.015；
往所述浆料中加入粘结剂，接着搅拌3小时～6小时；
将搅拌好的所述浆料造粒，得到所述氧化钇稳定氧化锆造粒粉。
在其中一个实施例中，所述氧化钇稳定氧化锆粉末中包括质量比为94～95.2:4.8～6的氧化锆和氧化钇。
在其中一个实施例中，所述氧化钇稳定氧化锆粉末中包括质量比为94～95.2:4.8～6:0.1～0.6的氧化锆、氧化钇和氧化铝。
在其中一个实施例中，所述氧化钇稳定氧化锆粉末的比表面积为7m2/g～16m2/g。
在其中一个实施例中，所述浆料粒径D50为0.4μm～0.7μm。
在其中一个实施例中，所述分散剂为聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、柠檬酸铵、DS005、CE-64和丙三醇中的至少一种。
在其中一个实施例中，往所述浆料中加入粘结剂的操作中，所述氧化钇稳定氧化锆粉末和所述粘结剂的质量比为1:0.01～0.02。
在其中一个实施例中，所述粘结剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、羧甲基纤维素钠、B-1000和B-1022中的至少两种。
在其中一个实施例中，将搅拌好的所述浆料造粒的操作中，采用喷雾造粒机喷雾造粒。
在其中一个实施例中，所述的喷雾造粒机的进风口温度为200℃～250℃，出风口温度为100℃～120℃，雾化器的转速为7000rpm～9000rpm。
上述氧化钇稳定氧化锆造粒粉的制备方法，通过调节合适的氧化钇稳定氧化锆粉末、去离子水和分散剂的比例，使球磨后得到的浆料具有合适的固含量，同时，在球磨完成后的浆料中再接着加入粘结剂进行搅拌，使浆料的流动性和黏性都适中，从而使在造粒过程中制备的造粒粉不仅形状规则，同时，造粒进料过程中浆料不会粘结在进料管，从而使浆料都能有效用于造粒，从而使造粒粉的产出率得到有效地提高，使产出率达到94％以上。
附图说明
图1为一实施方式的氧化钇稳定氧化锆造粒粉的制备方法的流程图；
图2为实施例1制备的氧化钇稳定氧化锆造粒粉的扫描电镜图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
如图1所示，一实施方式的氧化钇稳定氧化锆造粒粉的制备方法，包括如下步骤：
S10、将氧化钇稳定氧化锆粉末、去离子水和分散剂混合后球磨制成浆料，氧化钇稳定氧化锆粉末、去离子水和分散剂的质量比为1:1～1.5:0.001～0.015。
在本实施方式中，氧化钇稳定氧化锆粉末中包括氧化锆和氧化钇，其中，氧化锆和氧化钇的质量比可以为94～95.2:4.8～6。
在其他实施方式中，氧化钇稳定氧化锆粉末中包括氧化锆、氧化钇和氧化铝，其中，氧化锆、氧化钇和氧化铝的质量比可以为94～95.2:4.8～6:0.1～0.6。
氧化钇稳定氧化锆粉末的比表面积可以为7m2/g～16m2/g。氧化钇稳定氧化锆粉末可以为氧化钇稳定氧化锆煅烧粉。
氧化钇稳定氧化锆粉末中的氧化钇可以使氧化锆相转变为稳态或亚稳态，使其具有良好的耐热、耐腐蚀、增韧等特点。氧化钇能够在较宽温度范围内稳定立方或四方相氧化锆，对材料性能的稳定有很好的效果。氧化铝能够促进氧化钇稳定氧化锆粉末的致密化，降低烧结温度。
球磨后浆料的粒径D50可以为0.4μm～0.7μm。
分散剂可以为聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、柠檬酸铵、DS005、CE-64、丙三醇中的至少一种。
DS005从PolymerInnovations购买。CE-64从司马化工购买。
S20、往浆料中加入粘结剂，接着搅拌3小时～6小时。
氧化钇稳定氧化锆粉末和粘结剂的质量比可以为1:0.01～0.02。
粘结剂可以为聚乙烯醇(polyvinylalcohol，PVA)、聚乙二醇、羧甲基纤维素钠、B-1000和B-1022中的至少两种。
B-1000从罗门哈斯购买。B-1022从罗门哈斯购买。
加入粘结剂后搅拌3小时～6小时，可以使浆料和粘结剂搅拌均匀。
在氧化钇稳定氧化锆粉末球磨成浆料后再加入粘结剂，可保证粘结剂分子链不被研磨过程的高能量打断，进而保证其有效性。
S30、将搅拌好的浆料造粒，得到氧化钇稳定氧化锆造粒粉。
将搅拌好的浆料进行造粒的操作中，采用喷雾造粒机喷雾造粒。喷雾造粒采用离心式喷雾方式。搅拌好的浆料通过供料泵泵入喷雾造粒机中喷雾造粒。采用喷雾造粒机喷雾造粒时，喷雾造粒机的进风口温度可以为200℃～250℃，出风口温度可以为100℃～120℃，雾化器的转速可以为7000rpm～9000rpm。供料泵频率可以为25Hz～50Hz。
将搅拌好的浆料进行造粒后，还可以包括将氧化钇稳定氧化锆造粒粉进行过筛的步骤。通过将氧化钇稳定氧化锆造粒粉在80目的筛网下过筛，收集的筛下料即为氧化钇稳定氧化锆造粒粉成品。
上述氧化钇稳定氧化锆造粒粉的制备方法，通过调节合适的氧化钇稳定氧化锆粉末、去离子水和分散剂的比例，使球磨后得到的浆料具有合适的固含量。同时，在球磨完成后的浆料中再接着加入粘结剂进行搅拌，使浆料的流动性和黏性都适中，从而使在造粒过程中制备的造粒粉不仅形状规则，同时，造粒进料过程中浆料不会粘结在进料管，从而使造粒粉的产出率得到有效地提高，使产出率达到94％以上。
此外，上述氧化钇稳定氧化锆造粒粉的制备方法，通过选择合适的氧化钇稳定氧化锆粉末，以及优化的制浆过程，使制备得到的造粒粉压制性能良好，压制的生坯密度达到陶瓷致密体密度的45％～53％。由于球磨后的浆料粒径D50介于0.5μm～0.7μm之间，因此，球磨后的浆料具有较高的表面能，可使造粒粉具有较高的烧结活性，在1450℃烧结即可达到98％的致密度，可以有效降低烧结过程的能量损耗。此外，上述氧化钇稳定氧化锆造粒粉的制备方法，生产稳定性好，适合大批量连续性生产。
下面为具体实施例部分。
实施例1
选取比表面积为9±2m2/g、氧化铝添加量为0.25wt％、氧化钇含量为5.4wt％的自制氧化钇稳定氧化锆煅烧粉。
将选取好的100kg的氧化钇稳定氧化锆煅烧粉投入球磨机中，加入120kg去离子水，加入0.5kg的聚丙烯酸铵，研磨24小时，研磨后的浆料粒径D50为0.5μm～0.7μm。
将浆料抽入搅拌罐中，然后加入4kg溶好的5wt％羧甲基纤维素钠溶液和10kg溶解好的10wt％PVA(聚合度：1750，分子量约70000)溶液，在搅拌罐中搅拌4小时。
将搅拌好的浆料用供料泵泵入喷雾造粒机中喷雾造粒，调节喷雾造粒机参数，使进风温度控制在200℃、出风温度控制在100℃，调节供料泵频率为25Hz，雾化器转速9000转，然后进行喷雾造粒。
将造粒粉于自动筛粉机上过80目筛，收集筛下料，得到造粒粉成品。
测试得到的造粒粉成品的松装密度为1.20g/cm3，流动性为65秒，表明造粒粉成品可具备良好的模具充填性。松装密度的测试方法为采用100mL量杯，将筛分后的造粒粉装入量杯中称取重量，采取净重/100即为粉末松装密度。流动性的测试方法为采用霍尔流速仪，称取50g筛分后的造粒粉，测试造粒粉在流速仪流完所用的时间即为流动性。
1480℃陶瓷刀烧结密度为6.04g/cm3，说明造粒粉成品具备良好的烧结性。
氧化钇稳定氧化锆造粒粉的产出率为95％。采用筛分后的造粒粉压制的生坯密度达到陶瓷致密体密度的49％。
图2为实施例1制备的氧化钇稳定氧化锆造粒粉的扫描电镜图，由此可以看出，氧化钇稳定氧化锆造粒粉是球形颗粒，球形颗粒的氧化钇稳定氧化锆造粒粉的流动性和模具填充性要相对较好。
实施例2
选取比表面积为14±2m2/g、氧化钇含量为4.8wt％的自制氧化钇稳定氧化锆煅烧粉。
将选取好的100kg的氧化钇稳定氧化锆煅烧粉投入球磨机中，加入100kg去离子水，加入0.1kg的CE-64，研磨24小时，研磨后的浆料粒径D50为0.4μm～0.6μm。
将浆料抽入搅拌罐中，然后加入5kg溶好的10wt％PVA溶液，和5kg溶解好的10wt％B-1022溶液，在搅拌罐中搅拌3小时。
将搅拌好的浆料用供料泵泵入喷雾造粒机中喷雾造粒，调节喷雾造粒机参数，使进风温度控制在250℃、出风温度控制在120℃，调节供料泵频率为40Hz，雾化器转速7000转，然后进行喷雾造粒。
将造粒粉于自动筛粉机上过80目筛，收集筛下料，得到造粒粉成品。
得到的造粒粉成品的松装密度为1.22g/cm3，流动性为59秒，表明造粒粉成品可具备良好的模具充填性。松装密度的测试方法为采用100mL量杯，将筛分后的造粒粉装入量杯中称取重量，采取净重/100即为粉末松装密度。流动性的测试方法为采用霍尔流速仪，称取50g筛分后的造粒粉，测试造粒粉在流速仪流完所用的时间即为流动性。
1480℃陶瓷刀烧结密度为6.05g/cm3，说明造粒粉成品具备良好的烧结性。
氧化钇稳定氧化锆造粒粉的产出率为96％。采用筛分后的造粒粉压制的生坯密度达到陶瓷致密体密度的50.8％。
实施例3
选取比表面积为9±2m2/g、氧化铝添加量为0.1wt％、氧化钇含量为6wt％的自制氧化钇稳定氧化锆煅烧粉。
将选取好的100kg的氧化钇稳定氧化锆煅烧粉投入球磨机中，加入150kg去离子水，加入1.5kg的聚丙烯酸钠和DS005的混合物，研磨24小时，研磨后的浆料粒径D50为0.5μm～0.7μm。
将浆料抽入搅拌罐中，然后加入10kg溶好的10wt％羧甲基纤维素钠溶液，和10kg溶解好的10wt％B-1022溶液，在搅拌罐中搅拌6小时。
将搅拌好的浆料用供料泵泵入喷雾造粒机中喷雾造粒，调节喷雾造粒机参数，使进风温度控制在220℃、出风温度控制在110℃，调节供料泵频率为50Hz，雾化器转速8000转，然后进行喷雾造粒。
将造粒粉于自动筛粉机上过80目筛，收集筛下料，得到造粒粉成品。
得到的造粒粉成品的松装密度为1.15g/cm3，流动性为68秒，表明造粒粉成品可具备良好的模具充填性。松装密度的测试方法为采用100mL量杯，将筛分后的造粒粉装入量杯中称取重量，采取净重/100即为粉末松装密度。流动性的测试方法为采用霍尔流速仪，称取50g筛分后的造粒粉，测试造粒粉在流速仪流完所用的时间即为流动性。
1480℃陶瓷刀烧结密度为6.04g/cm3，说明造粒粉成品具备良好的烧结性。
氧化钇稳定氧化锆造粒粉的产出率为95％。采用筛分后的造粒粉压制的生坯密度达到陶瓷致密体密度的46.7％。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (2)
1.一种氧化钇稳定氧化锆造粒粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将氧化钇稳定氧化锆粉末、去离子水和分散剂混合后球磨制成浆料，所述氧化钇稳定氧化锆粉末、所述去离子水和所述分散剂的质量比为1:1～1.5:0.001～0.015；
往所述浆料中加入粘结剂，接着搅拌3小时～6小时；
将搅拌好的所述浆料造粒，得到所述氧化钇稳定氧化锆造粒粉；
将搅拌好的所述浆料造粒的操作中，采用喷雾造粒机喷雾造粒；
所述的喷雾造粒机的进风口温度为200℃～250℃，出风口温度为100℃～120℃，雾化器的转速为7000rpm～9000rpm；
通过将所述氧化钇稳定氧化锆造粒粉在80目的筛网下过筛，收集的筛下料即为氧化钇稳定氧化锆造粒粉成品；
所述氧化钇稳定氧化锆粉末的比表面积为7m2/g～16m2/g；
所述浆料球磨24小时后粒径D50为0.4μm～0.7μm；
所述分散剂为聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、柠檬酸铵、DS005、CE-64和丙三醇中的至少一种；
所述粘结剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、羧甲基纤维素钠、B-1000和B-1022中的至少两种；
所述氧化钇稳定氧化锆粉末中包括质量比为94～95.2:4.8～6:0.1～0.6的氧化锆、氧化钇和氧化铝。
2.根据权利要求1所述的氧化钇稳定氧化锆造粒粉的制备方法，其特征在于，往所述浆料中加入粘结剂的操作中，所述氧化钇稳定氧化锆粉末和所述粘结剂的质量比为1:0.01～0.02。
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