[发明专利]一种陶瓷微珠生坯的成型方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备陶瓷微珠生坯的成型方法与装置，属于结构陶瓷技术领域。

背景技术

陶瓷微珠是一种直径在5毫米以下的固体球形物，作为研磨介质在超细粉体的制备应用广泛，同时也用于如圆珠笔笔珠等方面。因为直径小，所以难成型。传统的陶瓷球成型方法有机械压制法、粒化-滚动法、挤压-滚动法、熔融法和溶胶凝胶法等。在制备尺寸精准，致密度高的陶瓷微珠时，这些方法出现许多的不足，如效率很低、成球圆度不够、设备复杂及人员投入大等。

专利号为ZL02125221.1的中国专利“制备陶瓷小球的方法和装置”提供了一种制备陶瓷微珠的方法与装置，该方法和装置的缺点是：①生产过程中使用有毒化合物丙烯酰胺及其衍生物作为有机单体，对操作工人的神经系统和生殖系统有毒害作用，属于二级致癌物，不利于操作工人的身心健康和环境保护。②工艺复杂：首先需要配置有机单体和交联剂溶液，然后将配置的溶液与陶瓷粉混合搅拌，制备的浆料经过真空除泡后，还需加入引发剂，，制备高固相含量的陶瓷浆料悬浮体。丙烯酰胺在凝胶化反应时，表面易受氧阻聚而起皮，给制品带来缺陷。③效率低，不易精准控制成珠尺寸：通过低效率的漏斗，利用重力使悬浮体以液珠状滴入加热的油性介质中，使液珠成球并固化，为保证微珠尺寸，漏斗内的液面必须保持在一定的范围，使得实际操作较为复杂，且难以精准控制，滴下的液珠连珠或成线现象较多，尺寸波动范围大。④收集困难，不能连续生产：通过把油性介质从收集池中放出，收集微珠生坯，使得上一步液珠滴落的工序被中断，该方法不能连续生产，影响生产效率，而且劳动强度大，使生产成本增加。⑤微珠生坯冲洗等后处理过程中造成生坯表面缺陷，加大了微珠生坯的不圆度：采用油性介质促使滴落的液珠状浆料成球，在微珠生坯表面粘附该油性物质，给运输和烧成带来不便，冲洗成型后的微珠生坯时，致使微珠生坯表面被冲蚀，造成微珠生坯原材料损耗增加并产生表面缺陷，降低球体合格率。

发明内容

本发明为克服以上技术的不足，提供一种安全、成本低、效率高、球体尺寸波动范围小和球形不圆度小的陶瓷微珠生坯成型方法与装置。

实现本发明的目的为采用安全无毒无挥发的聚丙烯酸作为瘠性物料粘结剂，加入既作为分散剂又作为凝固剂的柠檬酸铵，在常温下增加浆料流动性，促进粉料与粘结剂混合均匀，在60℃～95℃温度范围内又能够使浆料凝固，代替操作工艺复杂且具有毒的有机单体与交联剂组合，制备高固相含量的浆料悬浮体，简化工艺、保护工人的身心健康和周边环境。该悬浮浆料通过具有多个滴定孔的滴定器使浆料成批量的液珠滴落在盛于收集池的热甘油中，液珠成球固化成微珠生坯高效生产微珠生坯。采用甘油代替高粘度油性介质，因为甘油的粘度较小，能与水以任何比例混合，从而在冲洗陶瓷微珠生坯或者直接干燥表面较少粘连甘油的陶瓷微珠生坯时，最大限度地保证陶瓷微珠生坯的质量，提高陶瓷微珠生坯的圆度和生产效率，也降低了劳动强度和生产成本。

本发明的成型装置采用滴定器3振动的方式，使悬浮浆料2在滴落时受剪切力和重力共同作用，保证每次滴落的液珠4为单颗，而且缩小滴落液珠4的尺寸波动范围，精准地控制成球陶瓷微珠生坯8的尺寸，避免连体珠和巨型珠的产生，提高珠体成品率和生产效率。生产不同直径的陶瓷微珠时，采用更换不同底部孔径的滴定器，或者更换滴定器底部孔板，和/或者调节悬浮浆料中瘠性物料浓度，控制滴落液珠的大小，方便、快捷准确地控制陶瓷微珠生坯8的直径。操作简单，液珠成球的尺寸均匀。并以可运动的筛网或筛网框把沉积在收集池底的陶瓷微珠生坯移出收集池的方法，方便快捷地收集陶瓷微珠生坯，避免生产的中断，使陶瓷微珠生坯成型能够连续高效地生产，并有效地降低劳力投入和工人的劳动强度，降低生产成本。

本发明的成型方法包括以下步骤：

步骤一：将与水混合后没有粘性的瘠性物料与柠檬酸铵、水混合，球磨和/或搅拌后，配制瘠性粉料重量占浆料总重量50wt％～90wt％的浆料，其中，柠檬酸铵为瘠性粉料重量的0.05wt％～1.5wt％。

步骤二：在上述浆料中加入瘠性粉料重量0.05wt％～1.5wt％的聚丙烯酸，经球磨和/或搅拌并除气后成悬浮浆料2储存于储浆池1中备用。

步骤三：将步骤二制备并储存于储浆池1中的悬浮浆料2输送到底部开孔的滴定器3中，使悬浮浆料2成液珠4滴落在盛于收集池6中、温度为60℃～95℃的甘油7中，液珠4在甘油7中成球并固化成陶瓷微珠生坯8。

步骤四：沉积在收集池6内部筛网5上的陶瓷微珠生坯8，通过筛网5运动移出收集池6。