[发明专利]氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明属于玻璃抛光技术领域，具体涉及一种氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒及其制备方法

背景技术

α- Al₂O₃其超细粉末具有晶相稳定，硬度高，尺寸分布窄等优点，被广泛用于各种塑料、橡胶、陶瓷、耐火材料等产品的补强增韧剂，特别是提高陶瓷的密度、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性、抗蠕变性能和高分子材料产品的耐疲劳性能尤为显著。近年来将超细氧化铝材料应用于抛光材料领域，已经表现出诸多优异性能。α- Al₂O₃其超细粉末具有粒径大小更容易控制，粒径分布窄，密度较轻且大小容易调控，成本较低，若用它替代或部分替代广泛使用的主流氧化铈抛光材料，这可以获得可观的经济效益和社会效益。但α- Al₂O₃粒子硬度大，莫氏硬度仅次于金刚石达到9，使抛光后的表面粗糙度较大、划痕、波纹等表面缺陷较多；以氧化铈为主要成分的稀土以前我国由于恶性竞争价格很低，被广泛用于玻璃抛光行业，去年国家制定了保护国家战略资源，合理开发稀土的一系列政策，仅不到一年价格上涨了近10倍，迫使玻璃抛光行业急于寻找稀土替代产品。

 

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术状况而提供的一种氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒的内核为α- Al₂O₃，包覆层为含Ce³⁺的氧化铈壳，其中含Ce³⁺的氧化铈壳的质量为α- Al₂O₃质量的0.05-10%。

所述复合磨粒的粒径为0.05-6μｍ。

Ce³⁺的氧化铈壳中还可以含有其它稀土氧化物，如镧、镨的一种或两种，占稀土总量的0.1%-20%；在含Ce³⁺的氧化铈壳中Ce³⁺/ Ce(摩尔比)为0.1-5%。

本发明的氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒的制备方法是：将α- Al₂O₃磨粒和Ce³⁺铈盐的水溶液加入球磨机用氧化铝球球磨分散的前驱物，将此前驱物在100-110℃下干燥4h（可采用红外干燥方式或其它适宜的干燥方式），再装入氧化铝坩埚中，通氮气或氩气保护，于580-1000℃焙烧1-8h，其焙烧产物采用球磨机或气流粉碎机粉碎后即为氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒。

所述Ce³⁺铈盐水溶液为硝酸铈水溶液或碳酸铈水溶液。

本发明的优点在于：该复合磨粒即具有α- Al₂O₃的强磨削力，又具有氧化铈抛光粉机械化学抛光机理的快速抛光性能，且由于含Ce³⁺的氧化铈软壳，减少了对玻璃抛光面的划痕，抛光平整度高，光洁度好。

本发明的特点是：

1、内核为α- Al₂O₃而不是其他形式的，其超细粉末具有晶相稳定，硬度高，尺寸分布窄等优点。

2、外壳为含Ce³⁺的氧化铈，Ce³⁺的存在，使萤石相的氧化铈晶格产生缺陷，Ce⁴⁺ 和Ce³⁺在晶格上相互转化，增大了铈离子的活性，促进了羟基化合物的形成，提高了粉体的抛光性能。

 

具体实施方式

本发明以下结合实施例做进一步描述：

 实施例1

将硝酸铈用水溶解配成0.5mol/L的水溶液，将α- Al₂O₃磨粒和硝酸铈的水溶液一起加入球磨机，用氧化铝球球磨分散1h，将此混合物用红外干燥箱在105℃下干燥4h，再装入氧化铝坩埚中，通氮气或氩气保护，与580-1000℃焙烧1-8h。其焙烧产物粉碎后即为氧化铝-氧化铈核壳复合磨粒。

 

实施例2