[发明专利]一种低温烧结微晶氧化铝增韧陶瓷研磨球的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种研磨介质，尤其涉及一种微晶氧化铝增韧陶瓷研磨球的制备方法。

背景技术

研磨球广泛应用在矿产、冶金、化工、食品、建材等行业，通过研磨球的碰撞、摩擦、滚动、挤压等多种方式将原料粉碎和混匀。研磨球的质量严重影响生产效率和产品品质。

近年来，超细粉体工艺的迅速发展和低品位矿产的开发利用，极大带动了研磨球介质的开发和生产。常用的研磨介质有钢、石英、玻璃、氧化铝、氧化锆、硅酸锆、硅铝酸陶瓷等。氧化锆、硅酸锆的比重大性能好，属于高端研磨材料，但价格比较高；而其它的普通的陶瓷研磨球、玻璃球研磨介质虽然价格比较低，但研磨效率低，磨耗高，强度低。 

微晶氧化铝研磨介质是近年来新发展的新型研磨材料，具有研磨效率高、磨耗低等优点，但作为氧化铝基质的材料烧结温度高（1500⁰C），烧结困难，生产成本高。而且烧结温度高导致微晶氧化铝的晶粒尺寸控制困难，很容易异常生长，导致材料性能的下降。

发明内容

本发明针对上述不足提供了一种烧结温度低，保留微晶氧化铝的超细均匀的晶粒尺寸，性能高、成本低的低温烧结微晶氧化铝增韧陶瓷研磨球方法。

本发明的技术关键在于以高岭土、硅微粉、微晶氧化铝为基质材料，通过加入特殊复合烧结助剂配方，降低烧结温度获得致密、高强度、低磨耗、低成本的微晶氧化铝增韧陶瓷研磨球，具体技术方案如下：一种低温烧结微晶氧化铝增韧陶瓷研磨球的方法，其特征在于包括以下步骤：

a取质量百分比为：10%~40%高岭土、10%~30%硅微粉、15%~40%微晶氧化铝作为基质材料；

b取质量百分比为：0.5%~5%碳酸钙、0.5%~5%碳酸镁、0.5%~5%碳酸钾、0.5%~5%碳酸钠作为烧结助剂；

c将上述配比的基质材料和烧结助剂混合，并加入水以及研磨球球磨；

d经球磨3个小时后获得混合均匀的浆料，并干燥得到原料粉；

e将上述原料粉通过滚球机成型得到直径为0.2mm~13mm素坯球，将素坯球经过烧结获得成品。

作为本发明的另一技术关键，所述基质材料和烧结助剂混合：水：研磨球比例为1：1.5：3。

作为优选，所述烧结步骤为：以10⁰C/min升温到1000⁰C，然后2⁰C /min升温到烧结温度1200~1300⁰C，保温3~5小时，然后自然冷却到室温。

通过上述技术方案所制备微晶复合氧化铝陶瓷研磨球，密度为2.7-3.2g/cm³， 维氏硬度为700-1000Gpa，断裂韧性为1.8-2.8 MPa.m^1/2，压碎强度为700-900N，自磨耗为1-2g/hr.kg，带料磨耗为2-3g/hr.kg。

本发明的有益效果：本发明通过选择合理的原料和配比，可以以较低的烧结温度制造出致密、高强度、低磨耗、低成本的微晶氧化铝增韧陶瓷研磨球，大大提高了生产效率和产品质量。

具体实施方式

实施例1:一种低温烧结微晶氧化铝增韧陶瓷研磨球的方法，包括以下步骤：

a取质量百分比为：30%高岭土、20%硅微粉、40%微晶氧化铝作为基质材料；

b取质量百分比为：2%碳酸钙、2.5%碳酸镁、5%碳酸钾、0.5%碳酸钠作为烧结助剂；

c将上述配比的基质材料和烧结助剂混合，并加入水以及研磨球球磨；

d经球磨3个小时后获得混合均匀的浆料，并干燥得到原料粉；

e将上述原料粉通过滚球机成型得到直径为0.2mm~13mm素坯球，将素坯球经过烧结获得成品。

所述基质材料和烧结助剂混合：水：研磨球比例为1：1.5：3。

所述烧结步骤为：以10⁰C/min升温到1000⁰C，然后2⁰C /min升温到烧结温度1300⁰C，保温3小时，然后自然冷却到室温。所制备的微晶氧化铝增韧陶瓷研磨球，密度为3.2g/cm³，维氏硬度为1000Gpa，断裂韧性为2.8 MPa. m^1/2，微晶氧化铝增韧陶瓷研磨球直径为4mm时，其压碎强度为900N，自磨耗为1.0g/hr.kg，带料磨耗为2.0g/hr.kg。

实施例2~8：参照实施例1，修改上述原料配比，制得表一，如下：