[发明专利]一种硅酸锆陶瓷研磨介质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种硅酸锆陶瓷研磨介质及其制备方法。

背景技术

氧化锆陶瓷研磨球在球磨、振动磨、行星磨和搅拌磨等磨机中被广泛采用当作研磨介，其具有硬度大、磨损率小、使用寿命长、可大幅减少研磨原料的污染、能够很好地保证产品质量；同时氧化锆材料密度大，用做研磨介质时撞击能量强，可大大提高研磨分散效率，可有效缩短研磨时间；其良好的化学稳定性决定了其耐腐蚀性，可以在酸性和碱性介质中使用。但是目前氧化锆陶瓷研磨球受原材料涨价的影响，价格非常昂贵，目前为250-300元/kg，这大大制约了氧化锆陶瓷研磨球的应用和推广。

发明内容

本发明的目的在于解决目前氧化锆陶瓷研磨介质价格昂贵的缺陷，提供一种硅酸锆陶瓷研磨介质及其制备方法。其利用锆英砂为主原料，大幅降低成本，完全可以替代氧化锆陶瓷研磨介质来使用。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

即一种硅酸锆陶瓷研磨介质，其特征在各原料组分的重量百分比如下：

锆英砂60％～65％；

氧化铝6％～13％；

硅微粉6％～10％；

滑石4％～8％；

二氧化钛2％～4％；

高岭土10％～12％；

稳定剂1％～2％。

作为本发明的一个优选方案：稳定剂为氧化钇或氧化铈。

作为本发明的一个优选方案：研磨介质的化学成分中ZrO₂+HfO₂的百分比为40％～45％，SiO₂的百分比为35％～40％。

一种硅酸锆陶瓷研磨介质的制备方法，其特征在于步骤如下：

1)将锆英砂、氧化铝、硅微粉、滑石、二氧化钛、高岭土湿法混合，水份控制在30％～35％，研磨至D90＜2μm；

2)加入稳定剂后放置2～4h；

3)将研磨好的料浆，通过离心式造粒，使其颗粒尺寸150目以下占到80％以上；

4)滚动成型，保证其生坯强度不低于2.8g/cm³；

5)干燥，在温度100℃以下干燥，使干燥后的坯体水分小于0.5％；

6)抑晶烧结，烧结温度为1300-1350℃，保温时间＜1h，以后强制冷却，使其在1-1.5h内降至1000℃以下。

抑晶烧结是在保证烧结的前提下通过在较低的温度下烧结，同时快速降温，保证其晶粒保持在微晶状态，晶粒尺寸通过SEM电镜分析，其尺寸在＜1μm，晶粒尺寸小保证其有良好的耐磨性。

利用本发明制备的研磨介质，其产品性能如下：

密度：3.7-4.2g/cm³

杨氏模量：80-100GPa

显微硬度：＞700HV

主要化学成分：ZrO₂+HfO₂：40-45％

SiO₂：35-40％。

本发明具有成本低、硬度高、磨损率低的优点。使用本发明制作的研磨介质，完全可以替代氧化锆陶瓷研磨介质，但是其价格只有氧化锆陶瓷研磨介质的1/5左右(氧化锆陶瓷价格为250-300元/kg，硅酸锆陶瓷约为50-80元/kg)。使用本发明可以生产高耐磨的小规格研磨介质。

具体实施方式

实施例1

本实施例中各原料组分的重量百分比如下：

锆英砂60.00％；

氧化铝13.00％；

高岭土10.00％；

滑石4.00％；

硅微粉10.00％；

氧化钛2.00％；

氧化钇1.00％。

其中氧化钇为稳定剂。

本实施例的制备方法，步骤如下：

1)将锆英砂、氧化铝、硅微粉、滑石、二氧化钛、高岭土湿法混合，水份控制在35％，研磨至D90＜2μm；

2)加入稳定剂后放置4h；

3)将研磨好的料浆，通过离心式造粒，使其颗粒尺寸150目以下占到80％以上；

4)滚动成型，保证其生坯强度不低于2.8g/cm³；

5)干燥，在温度100℃以下干燥，使干燥后的坯体水分小于0.5％；

6)抑晶烧结，快烧保温时间＜1h，烧结温度为1300℃～1350℃，烧结完毕以后强制冷却，使其在1～1.5h内降至1000℃以下。