[发明专利]一种内置纯钛或α钛合金骨架的陶瓷球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水泥加工领域，尤其涉及一种内置纯钛或α钛合金骨架的陶瓷球及其制备方法。

背景技术

水泥球磨机具有对物料适应性强、能连续生产、破碎比大、易于调速粉磨产品的细度等特点。常用的水泥球磨机的工作原理为，物料由进料装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机仓内，该仓内有阶梯衬板或波纹衬板，内装不同规格的钢球或陶瓷球，筒体转动产生离心力将钢球或陶瓷球带到一定高度后落下，对物料产生重击和研磨作用。水泥球磨机陶瓷球是水泥球磨机设备的常用研磨物料介质，通过水泥球磨机陶瓷球、物料、衬板之间的碰撞摩擦产生磨削作用，从而将物料的粒径进一步减小。因此，陶瓷球在使用时的硬度和耐磨性是影响研磨整形效果的主要因素之一，同时因为被长时间不停地撞击，对于研磨球的抗冲击性能有极高要求。

现有技术中，水泥球磨机用陶瓷球已经有较多采用，大多数采用传统的Al2O3-CaO-MgO-SiO2四元体系，也有少量发明人在其配方上进行改进，以达到特殊的效果。如本发明人此前申请了多份采用新型配方的陶瓷球，具有高硬度、耐高温、高寿命、易成型、韧性好、生产的水泥纯净度高的作用。

但是，在长期的水泥球磨机用陶瓷球的研究中，本发明人发现，启动、急停、抛坠等的冲击造成的破碎是陶瓷球最常见的损坏方式之一，这极大地制约着水泥球磨行业的发展。

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度、塑性、韧性高、耐蚀性好、耐热性、高成形性等特点而被广泛用于各个领域，特别是其比强度超高的优势冠绝所有金属及合金。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。利用纯钛、α钛合金等耐高温金属的强度高、耐蚀性好、耐热性高等优点，采用植入纯钛或α钛合金骨架的方法，可以使陶瓷球的整体性更好，并且在受到冲击时可以由骨架将冲击力分摊、不易破碎。

在陶瓷球内植入纯钛或α钛合金骨架在此前属于空白领域，尚无见任何研究见诸论文或专利，能实现其工业化生产的制备方法更是如此。本发明人同日申请的发明中，涉及内置纯钛或α钛合金骨架的陶瓷球及制备方法，其骨架为裸露的纯钛或α钛合金，在高温下容易发生氧化或吸氢反应，虽然窑内通有惰性气体，但效果始终不够理想。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种整体性更好、不易破碎、骨架在高温下不易发生氧化或吸氢反应的内置纯钛或α钛合金骨架的陶瓷球及能实现其工业化生产的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种内置纯钛或α钛合金骨架的陶瓷球，由纯钛或α钛合金制成的一体结构的、表面进行复合陶瓷涂层处理的骨架和包裹其外的陶瓷球体组成，通过整体压合、高温烧结的方式制造；所述纯钛或α钛合金骨架总体积为陶瓷球体积的3-5%，最长方向尺寸小于陶瓷球体外径的70%；陶瓷球体采用氧化铝基陶瓷材料制成。

上述的内置纯钛或α钛合金骨架的陶瓷球，其中：所述纯钛或α钛合金骨架为整体压铸成型的树枝状或鱼骨状结构。

上述的内置纯钛或α钛合金骨架的陶瓷球，其中：所述纯钛或α钛合金骨架表面进行的复合陶瓷涂层处理工艺为等离子体氧化法、空气喷涂法或悬浊涂布并钨极氩弧熔覆的方法。

上述的内置纯钛或α钛合金骨架的陶瓷球，其中：所述陶瓷球体的配方为：氧化铝92-95%、三氧化二铁0.5-2%、高岭土0.8-3%、碳化硅0.2-2%、二氧化钛1.5-2%、碳化钛0.8-1%、二硫化钼0.3-2%。

上述的内置纯钛或α钛合金骨架的陶瓷球的制备方法，包括原料准备、球磨、喷雾造粒、料仓陈腐、压型加工、高温烧结、清粉抛光、成品干燥等工序，其中：

a.所述压型加工工序包括以下子工序：

1）初灌粉料：步进式输送带将下半球模输送到工位一，将陶瓷造粒用的粉料通过输料管灌注进下半球模，粉料的水份控制在0.5%以下；

2）骨架落位：将下半球模输送到工位二，然后通过放置纯钛或α钛合金骨架的装置将整体压铸成型的树枝状或鱼骨状的纯钛或α钛合金骨架放置到下半球模内的粉料的表面中心位置；