[发明专利]熔融陶瓷材料的颗粒

说明书

技术领域

本发明涉及由熔结(fused)陶瓷制成的新型颗粒，特别是珠粒形 式的颗粒，并涉及制备这些珠粒的方法，还涉及这些颗粒作为研磨剂、 在湿介质中的分散剂或用于表面处理的用途。

背景技术

矿物工业使用珠粒来精细研磨已使用常规方法在干状态下预研 磨的材料，特别是碳酸钙、氧化钛、石膏、高岭土和铁矿石。

涂料、油墨、染料、磁性釉和农用化学化合物工业使用这样的珠 粒用于分散和均化各种液体和固体组分。

最后，表面处理工业使用这些颗粒或珠粒，特别是在用于以下操 作中：清洗金属模具(例如用于制造瓶子)、对部件去毛刺、去除氧 化皮、调制有待对其涂覆的载体、喷丸处理、喷丸形成等。

常规地，颗粒近似为球形，并具有0.1-4mm的尺寸以适用于所有 上述市场。所以，所述颗粒可用于那三种应用中，它们必须特别具有 以下性质：

-相对于处理的产品具有化学和颜色惰性；

-机械冲击强度；

-磨损抵抗性；

-对设备特别是搅拌器部件和槽罐或者喷涂部件具有低磨损性；

及

-低的开放孔隙率以方便清洗。

在市场上尤其在微研磨领域中发现各种颗粒特别是珠粒：

■具有圆形粒的砂子例如渥太华(Ottawa)砂是天然且廉价的产 品，但不适合于现代的、加压的和高生产量的磨机。这是因为所述砂 子并不很坚固，具有低密度，品质可变，并且对于设备具有磨损性；

■玻璃珠粒，其得到广泛使用，具有较好的强度、较低磨损性， 并且在较宽直径范围内可获得；及

■金属珠粒特别是由钢制造的珠粒，相对于处理的产品具有不足 的惰性，特别是导致矿物填料的污染和涂料的变灰，且具有太高的密 度，需要特殊的磨机，这特别导致设备的高机械应力、高的能量消耗 和大量的加热。

还已知由陶瓷材料制成的珠粒。这些珠粒比玻璃珠粒具有更好的 强度、较高的密度和优异的化学惰性。以下性质可能是突出的：

■烧结的陶瓷珠粒，其通过冷成形陶瓷粉末然后通过在高温下烧 制固结获得；及

■所谓的“熔结”陶瓷珠粒，通常通过熔化陶瓷成分，从熔融 (molten)材料形成球形微滴，然后凝固所述微滴而获得。

大多数的熔结珠粒具有氧化锆/氧化硅(ZrO₂/SiO₂)型组成，其中 氧化锆以单斜形式结晶和/或部分稳定化(通过合适的添加物)，而氧 化硅以及一些任选的添加剂形成粘结氧化锆晶体的玻璃相。熔结陶瓷 珠粒为研磨提供了最优的性质，即相对于研磨设备的低磨损性、良好 机械强度、高密度和化学惰性。

例如，FR 2320276和EP 0662461描述了基于氧化锆的熔结陶瓷珠 粒及其在研磨和分散中的用途。这些文献描述了SiO₂、Al₂O₃、MgO、CaO、 Y₂O₃、CeO₂和Na₂O对于主要性质特别对于抗压强度和耐磨性的影响。

尽管现有技术的熔结陶瓷珠粒具有优良的品质，然而工业上始终 需要具有更优品质的产品。这是因为对研磨条件的要求越来越高，而 且为降低制备成本需要提高所使用的机器的生产率。特别地，期望降 低这些机器的停机时间。

发明内容

本发明旨在通过提供熔结陶瓷颗粒满足这些需求，所述熔结陶瓷 颗粒除了上述的所需品质以外还具有改善的破裂抵抗性。

更具体地，本发明涉及新型熔结陶瓷颗粒，优选是珠粒形式，具 有以下化学组成，以基于氧化物的重量百分比计，且总量为100％：

55％＜ZrO₂+HfO₂＜70％；

20％＜SiO₂＜30％；

6.5％＜MgO＜9.5％；

Al₂O₃的量使得MgO/Al₂O₃重量比率为2.4-6.6；及

低于0.6％的其它氧化物。