CN105754488B - 研磨抛光粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种研磨抛光粉，它包括经过改性处理的棕刚玉磨料、白刚玉磨料和锆刚玉磨料中的一种或几种材料的组合，且当所述研磨抛光粉的悬浮水溶液的pH值为7～8时，所述研磨抛光粉颗粒表面的Zeta电位值为负值。本发明还提供一种制备所述研磨抛光粉的方法，其步骤包括提供刚玉原料；依次对所述刚玉原料进行粉碎筛分、高温煅烧改性、磁选除杂和沉降干燥步骤，从而制得所述研磨抛光粉。所述研磨抛光粉在使用过程中分散效果好、品质高、成本低廉且制备过程环保无污染。

Description

研磨抛光粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及超硬材料领域，具体的说，涉及了一种研磨抛光粉及其制备方法。
背景技术
我国生产的研磨抛光粉，由于在生产研磨微粉中无法有效的去除其中的铁杂质使得生产的所述研磨抛光粉大部分品质不高，且在生产过程中常常会用强酸、强碱对所述研磨微粉进行酸、碱处理，处理后的酸、碱处理液对环境和操作人员会产生较大的损害，且强酸、强碱的运输和存储也存在一定危险，经过酸、碱处理后制备的所述研磨抛光粉在使用过程中会出现严重的团聚现象，在研磨抛光中会划伤抛光元器件，使加工成品率降低。另一方面，较高档次的稀土研磨抛光粉价格昂贵，制约了其推广应用。
发明内容
由鉴于此，本发明确有必要提供一种制备方法环保、分散效果好且成本低廉的研磨抛光粉及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种研磨抛光粉，它包括经过改性处理的棕刚玉磨料、白刚玉磨料和锆刚玉磨料中的一种或几种材料的组合，且制备的所述研磨抛光粉悬浮水溶液的pH值为7～8时，所述研磨抛光粉颗粒表面的Zeta电位值为负值。其中，所述改性处理包括首先对原料进行粉碎筛分，然后进行高温煅烧改性、磁选除杂、沉降干燥处理步骤处理。
基于上述，所述研磨抛光粉包括质量百分数大于等于45%的经过改性处理的棕刚玉磨料。
基于上述，所述研磨抛光粉还包括分别经过改性处理的白刚玉磨料和锆刚玉磨料中的一种或两者的混合。
基于上述，所述研磨抛光粉为分别经过改性处理的白刚玉磨料和棕刚玉磨料的混合，其中经过改性处理的白刚玉磨料的质量百分数大于等于45%。
基于上述，所述研磨抛光粉为分别经过改性处理的锆刚玉磨料和棕刚玉磨料的混合，其中经过改性处理的锆刚玉磨料的质量百分数大于等于45%。
基于上述，制备的所述研磨抛光粉悬浮水溶液的pH值为7～8时，所述研磨抛光粉颗粒表面的Zeta电位值小于等于-1。
本发明还提供一种上述研磨抛光粉的制备方法，具体包括以下步骤：
首先提供刚玉原料，所述刚玉原料为棕刚玉原料、白刚玉原料或锆刚玉原料；然后将单一种类的所述刚玉原料分别依次进行下述处理步骤处理；
粉碎筛分：对所述刚玉原料进行粉碎、分选筛分得到刚玉原料颗粒。
高温煅烧改性：向所述刚玉原料颗粒中加入煅烧改性剂，在温度为600℃～1100℃的条件下煅烧2～4小时得到改性刚玉原料颗粒。其中，添加煅烧改性剂进行高温煅烧改性的目的是使得所述刚玉原料颗粒中的内应力得到消除，改善所述研磨抛光粉成品的机械性能，降低所述研磨抛光粉颗粒表面张力，使其分散性更好，同时弥补粉碎处理对所述刚玉晶体的损害；同时也使得其中的一部分杂质通过煅烧得到去除。
磁选除杂：对经过高温煅烧改性处理后的所述刚玉原料进行磁选除杂，使得其中的铁杂质的质量百分数小于0.1%得到精刚玉原料颗粒；
沉降干燥：将所述精刚玉原料颗粒加水进行混合形成研磨抛光粉悬浮水溶液，调节所述研磨抛光粉悬浮水溶液的pH值为7～8，经水分级后静置沉降、烘干制得所述研磨抛光粉，最后对所述研磨抛光粉进行真空包装。其中，控制所述研磨抛光粉悬浮水溶液的pH值为7～8的目的是为了使得所述研磨抛光粉颗粒表面的Zeta电位值小于等于-1，避免了颗粒之间的团聚现象。
基于上述，所述煅烧改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂及硬脂酸中的一种或几种材料的组合。
基于上述，所述研磨抛光粉的制备方法，当所述刚玉原料为棕刚玉原料、白刚玉原料和锆刚玉原料中的至少两种材料时，该制备方法包括首先分别对所述刚玉原料中单一种类的刚玉原料依次进行粉碎筛分、高温煅烧改性、磁选除杂、沉降干燥处理，得到单一种类的改性刚玉磨料；然后对制得不同种类的所述改性刚玉磨料进行混合得到所述研磨抛光粉。
其中，提供的所述棕刚玉原料的显微硬度为1.8～2.2MPa，莫氏硬度为9.0～10；所述棕刚玉原料成分中的Al2O3 的质量百分数大于95%、TiO2的质量百分数小于2.5%、CaO的质量百分数小于0.4%、SiO2的质量百分数小于0.8%、Fe2O3的质量百分数小于0.1%。提供的所述白刚玉原料的显微硬度为2.2～2.3MPa，莫氏硬度为9.0～10；所述白刚玉原料成分中的Al2O3 的质量百分数大于98%、Na2O的质量百分数小于0.7%。提供的所述锆刚玉原料中的显微硬度为1.2～2.0MPa，莫氏硬度为9.0～10；所述锆刚玉原料成分中的Al2O3 的质量百分数大于54%、ZrO2的质量百分数为37%～45%、TiO2的质量百分数小于3%、SiO2的质量百分数小于1.2%、Fe2O3的质量百分数小于0.4 %。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明通过对经过粉碎筛分后的所述刚玉原料进行高温煅烧改性处理，使得所述刚玉原料中的内应力得到消除，改善了所述研磨抛光粉成品的机械性能，并结合磁选除杂步骤使得其中的杂质得到有效去除，进而取代了传统工艺中的采用强酸、强碱对所述刚玉磨料进行处理步骤，减少了对环境或操作人员的伤害。进一步讲，通过对所述刚玉原料进行高温煅烧改性，使得当研磨抛光粉的pH值为7～8时，所述研磨抛光粉颗粒表面的Zeta电位值小于等于-1，避免了研磨抛光过程中颗粒之间的团聚现象。
更进一步讲，本发明提供的研磨抛光粉的制备方法步骤简单，与现有技术相比无需添加额外昂贵的组分，制作成本低廉，且制得的研磨抛光粉粒度和种类配比可调。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种研磨抛光粉，包括分别经过粉碎筛分、高温煅烧改性、磁选除杂、沉降干燥处理步骤处理后的质量百分数为46%的棕刚玉磨料、质量百分数为40%的改性白刚玉磨料和质量百分数为14%的锆刚玉磨料，且当所述研磨抛光粉的悬浮水溶液的pH值为7时，所述研磨抛光粉颗粒表面的Zeta电位值为-1。
本实施例还提供一种所述研磨抛光粉的制备方法，具体包括：
提供刚玉原料：分别提供棕刚玉原料、白刚玉原料和锆刚玉原料，然后将单一种类的所述刚玉原料分别依次进行下述处理步骤处理。
其中，三种类型所述刚玉原料的显微硬度均为2.0MPa、莫氏硬度均为9。所述棕刚玉原料成分中的Al2O3 的质量百分数为97.11%、TiO2的质量百分数为2.0%、CaO的质量百分数为0.3%、SiO2的质量百分数为0.5%、Fe2O3的质量百分数为0.09%。所述白刚玉原料成分中的Al2O3 的质量百分数为99.5%、Na2O的质量百分数为0.5%。所述锆刚玉原料成分中的Al2O3 的质量百分数为60%、ZrO2的质量百分数为36.7%、TiO2的质量百分数为2%、SiO2的质量百分数为1.0%、Fe2O3的质量百分数为0.3 %。
下面以提供的棕刚玉原料作为具体改性处理的刚玉磨料对象，对所述改性处理步骤进行阐述：
粉碎筛分：首先采用球磨机对所述棕刚玉原料进行粉碎，然后采用风选分级机进行风选筛分制得棕刚玉原料颗粒；
高温煅烧改性：向所述棕刚玉原料颗粒中加入硅烷偶联剂形成棕刚玉混合物，在温度为1100℃条件下对棕刚玉混合物煅烧2小时制得改性棕刚玉原料颗粒；
磁选除杂：对所述改性棕刚玉原料颗粒进行磁选除杂，使得其中的铁杂质的质量百分数小于0.1%制得精棕刚玉原料颗粒；
沉降干燥：将所述精棕刚玉原料颗粒加水进行混合形成棕刚玉研磨抛光粉悬浮水溶液，调节所述棕刚玉研磨抛光粉悬浮水溶液的pH值为7，经水力分级机进行分级，静置沉降、烘干制得改性棕刚玉磨料。
其中，对所述白刚玉原料进改性处理得到改性白刚玉磨料的步骤与上述棕刚玉改性处理步骤基本相同，不同之处在于，所述高温煅烧改性步骤中，煅烧改性温度为1000℃，煅烧改性时间为2.5小时。
对所述锆刚玉原料进改性处理得到改性锆刚玉磨料的步骤与上述棕刚玉改性处理步骤基本相同，不同之处在于，所述高温煅烧改性步骤中，煅烧改性温度为900℃，煅烧改性时间为4小时。
最后按照质量百分数为46%的改性棕刚玉磨料、质量百分数为40%的改性白刚玉磨料、质量百分数为14%的改性锆刚玉磨料的比例称取三种改性刚玉磨料进行混合，制得所述研磨抛光粉。
实施例2
本实施例提供一种研磨抛光粉，包括分别经过粉碎筛分、高温煅烧改性、磁选除杂、沉降干燥处理步骤处理后的质量百分数为40%的棕刚玉磨料和质量百分数为60%的锆刚玉磨料，且当所述研磨抛光粉的悬浮水溶液的pH值为7时，所述研磨抛光粉颗粒表面的Zeta电位值为-1。
本实施例还提供一种所述研磨抛光粉的制备方法，具体制备步骤包括：分别提供棕刚玉原料和锆刚玉原料，然后将单一种类的所述刚玉原料分别依次进行下述处理步骤处理；下面以所述锆刚玉原料作为具体改性处理的刚玉磨料对象，对所述改性处理步骤进行阐述：
粉碎筛分：首先采用球磨机对所述锆刚玉原料进行粉碎，然后采用风选分级机进行风选筛分制得锆刚玉原料颗粒；
高温煅烧改性：向所述锆刚玉原料颗粒中加入硅烷偶联剂形成锆刚玉混合物，在温度为1000℃条件下对锆刚玉混合物煅烧2小时制得改性锆刚玉原料颗粒；
磁选除杂：对所述改性锆刚玉原料颗粒进行磁选除杂，使得其中的铁杂质的质量百分数小于0.1%制得精锆刚玉原料颗粒；
沉降干燥：将所述精锆刚玉原料颗粒加水进行混合形成锆刚玉研磨抛光粉悬浮水溶液，调节所述锆刚玉研磨抛光粉悬浮水溶液的pH值为7，经水力分级机进行分级，静置沉降、烘干制得改性锆刚玉磨料。
其中，对所述棕刚玉原料进改性处理得到改性棕刚玉磨料的步骤与上述锆刚玉改性处理步骤基本相同，不同之处在于，所述高温煅烧改性步骤中，煅烧改性温度为1050℃，煅烧改性时间为3小时。
最后按照质量百分数为40%的棕刚玉磨料和质量百分数为60%的锆刚玉磨料的比例称取两种改性刚玉磨料进行混合，制得所述研磨抛光粉。
实施例3
本实施例提供一种研磨抛光粉，包括分别经过粉碎筛分、高温煅烧改性、磁选除杂、沉降过滤处理步骤处理后的质量百分数为60%的棕刚玉磨料和质量百分数为40%的白刚玉磨料，且当所述研磨抛光粉的悬浮水溶液的pH值为7时，所述研磨抛光粉颗粒表面的Zeta电位值为-2。
本实施例还提供一种所述研磨抛光粉的制备方法，具体制备步骤与实施例1提供的制备方法大致相同，不同之处在于提供所述刚玉原料步骤为：分别提供棕刚玉原料和白刚玉原料，然后将单一种类的所述刚玉原料分别依次进行上述处理步骤处理；所述高温煅烧改性步骤中添加的所述煅烧改性剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂；对所述棕刚玉原料的煅烧改性温度为1050℃，煅烧改性时间为3小时；对所述白刚玉原料的煅烧改性温度为1100℃，煅烧改性时间为2.5小时；最后按照质量百分数为60%的改性棕刚玉磨料和质量百分数为40%的改性白刚玉磨料的比例称取两种改性刚玉磨料进行混合，制得所述研磨抛光粉。
实施例4
本实施例提供一种研磨抛光粉，其成分为依次经过粉碎筛分、高温煅烧改性、磁选除杂、沉降干燥处理步骤处理后的棕刚玉磨料。
本实施例还提供一种所述研磨抛光粉的制备方法，具体制备步骤与实施例1提供的制备方法大致相同，不同之处在于本实施例中提供所述刚玉原料步骤为：提供一种显微硬度为2.2MPa、莫氏硬度为9的棕刚玉原料；所述高温煅烧改性步骤中控制煅烧温度为1000℃，煅烧时间为3小时；添加的所述煅烧改性剂为铝酸酯偶联剂。
实施例5
本实施例提供一种研磨抛光粉，包括分别经过粉碎筛分、高温煅烧改性、磁选除杂、沉降干燥处理步骤处理后的质量百分数为40%的棕刚玉磨料、质量百分数为10%的白刚玉磨料和质量百分数为50%的锆刚玉磨料，且当所述研磨抛光粉的悬浮水溶液的pH值为8时，所述研磨抛光粉颗粒表面的Zeta电位值为-1。
本实施例还提供一种所述研磨抛光粉的制备方法，具体制备步骤包括：
分别提供棕刚玉原料、白刚玉原料和锆刚玉原料，然后将单一种类的所述刚玉原料分别依次进行下述处理步骤处理。其中所述棕刚玉运料的显微硬度为1.8MPa、莫氏硬度为9；所述白刚玉原料的显微硬度为2.2MPa、莫氏硬度为9.5；所述锆刚玉磨料的显微硬度为1.5MPa、莫氏硬度为9.5。
下面以所述白刚玉原料作为具体改性处理的刚玉磨料对象，对所述改性处理步骤进行阐述：
粉碎筛分：首先采用球磨机对所述白刚玉原料进行粉碎，然后采用风选分级机进行风选筛分制得白刚玉原料颗粒；
高温煅烧改性：向所述白刚玉原料颗粒中加入铝酸酯偶联剂和硬脂酸形成白刚玉混合物，在温度为950℃条件下对白刚玉混合物煅烧32小时制得改性白刚玉原料颗粒；
磁选除杂：对所述改性白刚玉原料颗粒进行磁选除杂，使得其中的铁杂质的质量百分数小于0.1%制得精白刚玉原料颗粒；
沉降干燥：将经过磁选除杂后所述精白刚玉原料颗粒加水进行混合形成白刚玉研磨抛光粉悬浮水溶液，调节所述白刚玉研磨抛光粉悬浮水溶液的pH值为7，经水力分级机进行分级，静置沉降、烘干制得改性白刚玉磨料。
其中，对所述棕刚玉原料进改性处理得到改性棕刚玉磨料的步骤与上述白刚玉改性处理步骤基本相同，不同之处在于，所述高温煅烧改性步骤中，煅烧改性温度为1080℃，煅烧改性时间为3.5小时。
对所述锆刚玉原料进改性处理得到改性锆刚玉磨料的步骤与上述白刚玉改性处理步骤基本相同，不同之处在于，所述高温煅烧改性步骤中，煅烧改性温度为900℃，煅烧改性时间为4小时。
最后按照的质量百分数为40%的改性棕刚玉磨料、质量百分数为10%的改性白刚玉磨料和质量百分数为50%的改性锆刚玉磨料的比例称取三种改性刚玉磨料进行混合，制得所述研磨抛光粉。
实施例6
本实施例提供一种研磨抛光粉，包括分别经过粉碎筛分、高温煅烧改性、磁选除杂、沉降干燥处理步骤处理后的质量百分数为70%的锆刚玉磨料和质量百分数为30%的白刚玉磨料，且当所述研磨抛光粉的悬浮水溶液的pH值为8时，所述研磨抛光粉颗粒表面的Zeta电位值为-1；本实施例还提供一种所述研磨抛光粉的制备方法，具体制备步骤与实施例1提供的制备方法相同。
实施例7
本实施例提供一种研磨抛光粉，包括分别经过粉碎筛分、高温煅烧改性、磁选除杂、沉降干燥处理步骤处理后的质量百分数为30%的棕刚玉研磨抛光粉、60%的白刚玉研磨抛光粉和10%的锆刚玉研磨抛光粉，且当所述研磨抛光粉的悬浮水溶液的pH值为8时，所述研磨抛光粉颗粒表面的Zeta电位值为-2。
本实施例还提供一种所述研磨抛光粉的制备方法，具体制备步骤与实施例1所述的制备方法相同。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种研磨抛光粉，其特征在于，它包括经过高温煅烧改性处理的棕刚玉磨料、白刚玉磨料和锆刚玉磨料中的一种或几种材料的组合，且所述研磨抛光粉的悬浮水溶液的pH值为7～8时，所述研磨抛光粉颗粒表面的Zeta电位值小于等于-1mV；所述高温煅烧改性处理用到的煅烧改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂及硬脂酸中的一种或几种材料的组合。
2.根据权利要求1所述的研磨抛光粉，其特征在于，它包括质量百分数大于等于45%的经过改性处理的棕刚玉磨料。
3.根据权利要求2所述的研磨抛光粉，其特征在于，它还包括分别经过改性处理的白刚玉磨料和锆刚玉磨料中的一种或两者的混合。
4.根据权利要求1所述的研磨抛光粉，其特征在于，它包括质量百分数大于等于45%的经过改性处理的白刚玉磨料。
5.根据权利要求1所述的研磨抛光粉，其特征在于，它包括质量百分数大于等于45%的经过改性处理的锆刚玉磨料。
6.一种研磨抛光粉的制备方法，具体包括以下步骤：
首先提供刚玉原料，所述刚玉原料包括棕刚玉原料、白刚玉原料或锆刚玉原料；然后将单一种类所述刚玉原料分别依次进行下述处理步骤处理；
粉碎筛分：对所述刚玉原料进行粉碎、分选筛分处理得到刚玉原料颗粒；
高温煅烧改性：向所述刚玉原料颗粒中加入煅烧改性剂，在温度为600℃～1100℃的条件下煅烧2～4小时得到改性刚玉原料颗粒；所述煅烧改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂及硬脂酸中的一种或几种材料的组合；
磁选除杂：对所述改性刚玉原料颗粒进行磁选除杂使得其中的铁杂质的质量百分数小于0.1%，得到精刚玉原料颗粒；
沉降干燥：将所述精刚玉原料颗粒加水进行混合形成研磨抛光粉悬浮水溶液，调节所述研磨抛光粉悬浮水溶液的pH值为7～8，经水分级后静置沉降、烘干制得研磨抛光粉；所述研磨抛光粉悬浮水溶液的pH值为7～8时，所述研磨抛光粉颗粒表面的Zeta电位值小于等于-1mV。
7.根据权利要求6所述的研磨抛光粉的制备方法，其特征在于，当所述刚玉原料为棕刚玉原料、白刚玉原料和锆刚玉原料中的至少两种材料时，所述研磨抛光粉的制备方法包括首先分别对所述刚玉原料中单一种类的刚玉原料依次进行粉碎筛分、高温煅烧改性、磁选除杂、沉降干燥处理，得到单一种类的改性刚玉磨料；然后对制得的不同种类的所述改性刚玉磨料进行混合得到所述研磨抛光粉。
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