CN110184032A - 一种稀土氧化铝基磨料的制备方法 - Google Patents

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高博
王伟
周衡
潘教庆
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    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se
    • C09K3/1427—Abrasive particles per se obtained by division of a mass agglomerated by melting, at least partially, e.g. with a binder

Abstract

本发明的一种稀土氧化铝基磨料的制备方法，属于磨料制备技术领域，稀土氧化铝基磨料的基础组成材料占比分别是：氧化铝95％～98％、氧化锆1％～2％、氧化镧0.5％～2％以及少许氧化硅，制备出的磨料具有超高的硬度和耐高温性能。

Description

一种稀土氧化铝基磨料的制备方法
技术领域
本发明属于磨料制备技术领域，更具体来说，涉及一种稀土氧化铝基磨料的制备方法。
背景技术
磨料是锐利、坚硬的材料，用以磨削较软的材料表面。磨料有天然磨料和人造磨料两大类。按硬度分类有超硬磨料和普通磨料两大类。磨料的范围很广，从较软的家用去垢剂、宝石磨料到最硬的材料金刚石。磨料是制造每一种精密产品所必不可少的材料。许多天然磨料，已被人造磨料所代替。
传统氧化铝磨料硬度很高，与被抛光材料一般不发生化学反应。氧化铝抛光磨料是一般钢铁试样常用的抛光磨料。但它不宜用于抛光铝及铝合金，因为氧化铝磨料容易使铝表面晦暗且产生腐蚀坑。
经检索，发明创造的名称为：一种氧化铝基磨料及其制备方法(申请号：201810602058.1，申请公布日：2018.11.23)。该申请案公开了一种以氧化铝为基材的磨料，通过添加额外性能不同的材料来改变整体磨料的性能，此制备出的磨料相比传统氧化铝磨料性能有所提升，但是提升度很小，且耐高温性能几乎没有提升。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决现有技术中的氧化铝磨料耐高温性能差，硬度不够高的缺陷，提供一种稀土氧化铝基磨料的制备方法，制备出的磨料具有超高的硬度和耐高温性能。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种稀土氧化铝基磨料的制备方法，稀土氧化铝基磨料的基础组成材料占比分别是：氧化铝95％～98％、氧化锆1％～2％、氧化镧0.5％～2％以及少许氧化硅。
优选的，氧化铝、氧化锆和氧化镧均采用纳米级粉末。
优选的，制备方法为将氧化铝、氧化钴和氧化镧混合、加热得到混合物，进一步对混合物烧结制得磨料。
优选的，制备方法的具体内容为：
S100、混合，将氧化铝、氧化钴和氧化镧按比例混合搅拌得到混合物；
S200、加热，对混合物进行持续加热并多批次添加金属粘合剂搅拌得到原料；
S300、煅烧，对原料进行煅烧得到初料；
S400、烧结，对初料进行高温烧结制得氧化铝基磨料。
优选的，步骤S200加热的过程中金属粘合剂的添加时多次数少计量的添加，每添加一次金属粘合剂须搅拌一定时间，直至金属粘合剂全部添加完成。
优选的，步骤S300煅烧的温度为600℃～700℃，煅烧半小时。
优选的，步骤S400烧结的温度为1200℃～1300℃，烧结时间一到两小时。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种稀土氧化铝基磨料的制备方法，稀土氧化铝基磨料的基础组成材料占比分别是：氧化铝95％～98％、氧化锆1％～2％、氧化镧0.5％～2％以及少许氧化硅，本发明的磨料以氧化铝为基础材料，添加少量氧化锆和稀土元素氧化镧，提升了磨料的硬度与韧性，同时少许氧化硅的加入提高了磨料的耐磨性能和导热性能。
(2)本发明的一种稀土氧化铝基磨料的制备方法，氧化铝、氧化锆和氧化镧均采用纳米级粉末，采用纳米级粉末使得在后续制备是能够好融合并与其他材料反应，同时纳米级粉末之间的间隙更小提高了磨料的密度增加强度，使得表面更光滑。
(3)本发明的一种稀土氧化铝基磨料的制备方法，步骤S200加热的过程中金属粘合剂的添加时多次数少计量的添加，每添加一次金属粘合剂须搅拌一定时间，直至金属粘合剂全部添加完成，采用此种方法添加金属粘合剂，使得粘合剂粘合的过程缓慢而均匀，金属粘合剂可以与材料粉末完全融合，挺高了整体粘合效果。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一种稀土氧化铝基磨料的制备方法，稀土氧化铝基磨料的基础组成材料占比分别是：氧化铝95％～98％、氧化锆1％～2％、氧化镧0.5％～2％以及少许氧化硅，此磨料的基础材料构成中添加了少量氧化锆和稀土元素氧化镧，提升了磨料的硬度与韧性，同时少许氧化硅的加入提高了磨料的耐磨性能和导热性能，如果不添加氧化镧，缺少稀土元素，整个磨料的硬度达不到更高，同时稀土元素特有的耐高温性能使得整个磨料的耐高温性能比传统氧化铝磨料的耐高温性能更高。
上述的氧化铝、氧化锆和氧化镧均采用纳米级粉末，如果不采用纳米级粉末，在进行混合时，粉末颗粒之间的间隙大，各个材料之间无法更好的融合，而采用了纳米级粉末，纳米级粉末之间的间隙更小提高了磨料的密度增加强度，表面更光滑。
上述的制备方法为将氧化铝、氧化钴和氧化镧混合、加热得到混合物，进一步对混合物烧结制得磨料。
上述的制备方法的具体内容为：
S100、混合，将氧化铝、氧化钴和氧化镧按比例混合搅拌得到混合物；
S200、加热，对混合物进行持续加热并多批次添加金属粘合剂搅拌得到原料；
S300、煅烧，对原料进行煅烧得到初料；
S400、烧结，对初料进行高温烧结制得氧化铝基磨料。
上述的步骤S200加热的过程中金属粘合剂的添加时多次数少计量的添加，每添加一次金属粘合剂须搅拌一定时间，直至金属粘合剂全部添加完成，如果一次性添加足量的金属粘合剂，此粘合剂在材料粉末中的占比不均匀，粘合效果差，而进行多次数每次少计量的添加，使得金属粘合剂与材料粉末混合均匀，粘合效果好。
上述的步骤S300煅烧的温度为600℃～700℃，煅烧半小时，如果不进行煅烧，而直接烧结，由于烧结的温度太高，温度急剧上升，混合物内部与外部温差大，整体烧结效果差，而增加了煅烧步骤，煅烧后的混合物内外部均受热，温度上升。
上述的步骤S400烧结的温度为1200℃～1300℃，烧结时间一到两小时，烧结获得磨料，经过煅烧后的材料直接进行烧结，温差减少，烧结效果好。
实施例1
此实施例的一种稀土氧化铝基磨料的制备方法，稀土氧化铝基磨料的基础组成材料占比分别是：氧化铝95％、氧化锆1％、氧化镧2％以及少许氧化硅。
测得采用上述比例的材料进行制备之后得到的磨料的显微硬度为2400kg/mm2，耐高温可达1970℃。
实施例2
此实施例的一种稀土氧化铝基磨料的制备方法，稀土氧化铝基磨料的基础组成材料占比分别是：氧化铝96％、氧化锆2％、氧化镧1％以及少许氧化硅。
测得采用上述比例的材料进行制备之后得到的磨料的显微硬度为2100kg/mm2，耐高温可达1900℃。
实施例3
此实施例的一种稀土氧化铝基磨料的制备方法，稀土氧化铝基磨料的基础组成材料占比分别是：氧化铝98％、氧化锆1％、氧化镧0.5％以及少许氧化硅。
测得采用上述比例的材料进行制备之后得到的磨料的显微硬度为1900kg/mm2，耐高温可达1880℃。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，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 (7)

1.一种稀土氧化铝基磨料的制备方法，其特征在于：所述稀土氧化铝基磨料的基础组成材料占比分别是：氧化铝95％～98％、氧化锆1％～2％、氧化镧0.5％～2％以及少许氧化硅。
2.根据权利要求1所述的一种稀土氧化铝基磨料的制备方法，其特征在于：所述氧化铝、氧化锆和氧化镧均采用纳米级粉末。
3.根据权利要求1所述的一种稀土氧化铝基磨料的制备方法，其特征在于：所述制备方法为将氧化铝、氧化钴和氧化镧混合、加热得到混合物，进一步对混合物烧结制得磨料。
4.根据权利要求1所述的一种稀土氧化铝基磨料的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体内容为：
S100、混合，将氧化铝、氧化钴和氧化镧按比例混合搅拌得到混合物；
S200、加热，对混合物进行持续加热并多批次添加金属粘合剂搅拌得到原料；
S300、煅烧，对原料进行煅烧得到初料；
S400、烧结，对初料进行高温烧结制得氧化铝基磨料。
5.根据权利要求4所述的一种稀土氧化铝基磨料的制备方法，其特征在于：所述步骤S200加热的过程中金属粘合剂的添加时多次数少计量的添加，每添加一次金属粘合剂须搅拌一定时间，直至金属粘合剂全部添加完成。
6.根据权利要求4所述的一种稀土氧化铝基磨料的制备方法，其特征在于：所述步骤S300煅烧的温度为600℃～700℃，煅烧半小时。
7.根据权利要求4所述的一种稀土氧化铝基磨料的制备方法，其特征在于：所述步骤S400烧结的温度为1200℃～1300℃，烧结时间一到两小时。
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