[发明专利]一种微米级空心氧化锆球的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机陶瓷材料生产工艺，尤其是一种微米级陶瓷球的制备方法。

背景技术

氧化锆基的陶瓷球在常温下具有高的强度和高韧性、耐磨性好、耐高温耐腐蚀、刚度高、不导磁、电绝缘等特性，通常用于磨介生产各类粉体等产品。现已广泛应用于非金属矿、涂料、油墨、油漆、染料、钛白粉、农药、磁性材料等行业物料的超细研磨与分散。

为了获得好的分散效果，加工的粉体粒径要与锆球粒径相匹配，一般粒径越小的粉体的分散研磨需要更小尺寸的锆球作为磨介。通常，质量越大的研磨珠，冲量越大，研磨粉碎效率越高，容易导致过度粉碎，影响材料性能。所以，质量小的微米级锆球在分散要求高的场合，尤其是亚微米及纳米级粉体浆料的研磨方面，对团聚体的分散效果更好，不容易产生过度粉碎。利用本发明制造的微米级空心氧化锆球，同等尺寸规格的球体比普通锆球质量轻15%以上，同时球体陶瓷部分强度、韧性都可与普通锆球相当，耐磨性好，可大幅缓解过粉碎的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种微米级空心氧化锆球的制造方法，该方法工艺简单、球形度好、粒径可控，易于工业生产。

 本发明提供的一种微米级空心氧化锆球的制造方法，通过控制原材料粉体的性质，通过喷雾造粒后，经过煅烧、分级处理可以获得微米级空心氧化锆球，具体工艺步骤如下：

1）原材料及造粒：控制3Y-ZrO2粉体的单斜相含量小于30%、原级粒径为40-60nm，次级粒径累积分布大于0.4μm的颗粒少于5%，大于0.8μm的颗粒为0%，并控制粉体中Al2O3%的含量在0.3-0.6wt%，调节3Y-ZrO2粉体浆料固含量为40-60wt%，造粒机进口温度为250±10℃，出口温度为110±5℃，控制造粒后平均粒径为50-150μm；

2）煅烧及分级：将上述造粒粉体用坩埚盛放后在以热辐射传热为主的煅烧炉快速升温，升温速率＞600℃/h，坩埚中粉料盛放厚度为1-2cm，煅烧温度为1200-1300℃，保温时间为0.5-1h，进行第一次煅烧后，用80目和300目筛网进行分级过筛，除去80目筛网以上及300目筛网以下的粉料，将获得的粉料再进行第二次煅烧煅烧，煅烧温度为1350-1450℃，保温时间为3-5h，即可获得微米级空心氧化锆球。

步骤(1)中Al2O3粒径≤200nm，粉体达到80%烧结密度的煅烧温度不高于1300℃，造粒后粉体在1100℃保温1h时的失重为0.8-1.5wt%。

步骤（2）中所获得的空心氧化锆球堆积密度为2.5-3.0g/cm³，平均粒径为50-100μm。

其最佳工艺为：

1）原材料及造粒：3Y-ZrO2粉体的单斜相含量为22%、原级粒径为50nm，次粒径分布d50=0.112μm，d95=0.23μm，d100=0.436μm，并控制粉体中Al2O3%的含量为0.5wt%，Al2O3平均粒径=150nm，调节3Y-ZrO2粉体浆料固含量为50wt%，造粒机进口温度为250±10℃，出口温度为110±5℃，控制造粒后平均粒径为96μm，造粒后粉体在1100℃保温1h时的失重为1.12wt%;

2）煅烧及分级：将上述造粒粉体用埚盛放后在以热辐射传热为主的煅烧炉快速升温，升温速率为650℃/h，坩埚中粉料盛放厚度为1.5cm，煅烧温度为1250℃，保温时间为0.5h，进行第一次煅烧后，用80目和300目筛网进行分级过筛，除去80目筛网以上及300目筛网以下的粉料，将获得的粉料再进行第二次煅烧煅烧，煅烧温度为1400℃，保温时间为3h，即可获得微米级空心氧化锆球，平均粒径为75微米。

与现有技术相比，本发明的优点是：工艺简单、球形度好、粒径可控，易于工业生产，产品质量稳定。

附图说明

图1为空心氧化锆球光学显微镜透射光成像照片。

图2空心氧化锆球200倍光学显微镜反射光成像照片。

图3为实施例子中锆珠尺寸分布图。

具体实施方式

一种微米级空心氧化锆球的制造方法，通过控制原材料粉体的性质，通过喷雾造粒后，经过煅烧、分级处理可以获得微米级空心氧化锆球，具体工艺步骤如下：