[发明专利]一种测定耐磨陶瓷球压碎强度与磨耗的方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，涉及一种对耐磨陶瓷球的耐冲击性能和耐磨性能进行测试评价的方法。

背景技术

当前我国生产的耐磨陶瓷球与国际知名的同类产品相比属于低档产品，缺乏国际竞争力，主要差距是里外不一致，即表面的一层磨耗较小、该层磨掉而转变成的直径变小的瓷球磨耗就太大了。反映耐磨球质量的指标至少要同时满足三项要求：耐磨、耐冲击、里外一致。

建材行业标准《耐磨氧化铝球》JC/T 848.1-2010规定的耐冲击性与磨耗测试方法：用内径为200mm、内衬聚氨酯的磨罐，转速80转/分钟，这样球与球之间相对运动速度不大于0.837m/s。该方法适合于测定申请人生产的传统92铝耐磨球(测过数百批产品磨耗在0.108-0.293g/kg·h的范围内)。但用该方法测定申请人近期成功试产的准纳米耐磨氧化铝球时，测定结果显示为无裂痕无破碎、判定为耐冲击性合格，磨耗为0.0003g/kg·h，此数值接近零，因此我们认为该方法转速太低、磨罐强度达不到要求，测定方法中瓷球所受的摩擦与撞击作用太弱，不适于测定准纳米耐磨氧化铝球或同类高耐磨、高耐冲击性的瓷球。

发明内容

为了克服现有技术中测定方法的不足，本发明提供一种测定耐磨陶瓷球压碎强度与磨耗的方法，能有效测定耐磨陶瓷球的压碎强度与磨耗，精确测算出耐磨陶瓷球的耐磨、耐冲击和内外一致性的指标。

其特征在于：取5-10个瓷球为试样，以游标卡尺测量单颗球直径d，计算半径r(mm)；将单颗球放入模具中部，连同模具放于试验机压板正中，平稳均匀地以5mm/min-20mm/min或0.5kN/min-2.5kN/min的速度加载，读取试样破坏时的压力值F(kN)，计算其算术平均值作为压碎强度：压碎强度P＝(F/πr2)x1000(MPa)；用快速球磨机和容积1L的专用磨罐，向磨罐内装500g水与200g瓷球，以480r/min研磨3小时，把球冲洗干净、200℃烘30分钟至干燥，取出称重；

磨耗＝[(磨前重量-磨后重量)/(磨前重量×3h)]×1000(g/h·kg)；

被测试样重复研磨五次，所测磨耗按第一次到第五次的顺序排列，根据磨耗数值波动幅度判断瓷球内外一致性。

本发明能有效测定出耐磨陶瓷球耐磨、耐冲击和内外一致性的指标。经五次测试后，瓷球若无裂痕、无破碎、无掉瓷，则表明耐冲击性能良好。

具体实施方式

实施例

压碎强度试验：参照《HG/T 3683.1-2014工业瓷球惰性瓷球》记载的压碎强度试验方法，用无锡建材试验机械厂DYE-600型全自动恒应力压力试验机测试，取7种瓷球，每种取5个瓷球为试样，以游标卡尺测量单颗球直径d，计算半径r(mm)；将单颗球放入模具中部，连同模具放于试验机压板正中，平稳均匀地以15mm/min的速度加载，读取试样破坏时的压力值F(kN)，计算其算术平均值作为压碎强度(亦称抗压强度)：压碎强度P＝(F/πr2)x1000(MPa)；具体测定数据见表1。

表1七种瓷球试样的压碎强度

耐磨性试验：以磨耗表征耐磨性，本次试验用淄博雷德精细陶瓷有限公司YMJ1型快速球磨机和刚玉磨罐测定六种瓷球试样的磨耗，向容积为1L的磨罐内装500g水与200g瓷球，以480转/分钟研磨3小时作为一次研磨时间，把球冲洗干净、干200℃烘30分钟至干燥，取出称重；

磨耗＝[(磨前重量-磨后重量)/(磨前重量×时间)]×1000(g/h·kg)

被测试样重复研磨五次，所测磨耗按第一次到第五次的顺序排列，测定数据见表2

表2六种瓷球试样磨耗测试数据

本次试验：转速为480转/分钟，罐内瓷球线速度约为4m/s，比行业标准磨罐内瓷球线速度大3倍；而且快速球磨机的转轴呈现偏心力矩15kgm2/s，这样每旋转一周，罐体就发生二次偏心振动，使各个瓷球频繁地脱离圆周轨道而相互撞击和摩擦，这样瓷球所受的撞击力与摩擦力显著大于在行业标准磨罐内所受的撞击力与摩擦力，因此这种方法适于测定准纳米耐磨氧化铝球或与此类似的高耐磨、高耐冲击的瓷球。

由此可见：φ2.5准纳米氧化铝球磨耗最小、研磨三次之后磨耗逐次减小表明其内外一致性最好；

φ13准纳米氧化铝球耐磨性与内外一致性略次于φ2.5准纳米氧化铝球；

日本φ3瓷球次于准纳米氧化铝球而优于江西φ13锆铝球；

鲲鹏传统产品φ13氧化铝球次于江西φ13锆铝球；