[发明专利]一种亚微米氧化铝超细粉体串级研磨制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种精细陶瓷原料亚微米氧化铝研磨制备工艺。

背景技术

氧化铝陶瓷物化性能优异，原料易得，在现代精细陶瓷中占有重要地位。氧化铝陶瓷应用非常广泛，由于具有较好的机械强度及耐高温特性，在纺织工业、耐火材料、研磨材料等领域发挥重要作用。但是与其它陶瓷相比，如氧化锆陶瓷，性能较差，特别是韧性较低，磨耗较高。研究人员发现当氧化铝陶瓷晶粒直径减小后可以增强氧化铝的韧性及耐磨性能，特别是添加超细二氧化锆或碳化硅后，性能大幅提高，抗弯强度可达1GPa，韧性超过4Mpa·m^1/2，磨耗低于0.1%。 这种超细晶粒的氧化铝陶瓷称为微晶氧化铝陶瓷，是一种新型的高性能低成本的精细陶瓷，极大拓宽了氧化铝陶瓷的应用领域。

微晶氧化铝陶瓷所需的超细粉体原料一般以铝盐为原料，采用湿化学或软化学的方法制备，存在成本高，规模小的缺点。为了推进微晶氧化铝陶瓷的大规模应用，必须找到一种廉价的大规模生产超细亚微米级氧化铝超细粉体的新技术。

研磨是一种常用的粉碎手段可以减少粉体颗粒尺寸。传统的湿法球磨方法转速低耗时长，所能超细的粒径有限，一般只能到几个微米，无法获得亚微米的粉体。利用砂磨机进行一级超细可以获得1-2微米的粉体，但耗时长，能耗高，浆料粘度高，固含量低，同样无法直接获得亚微米的氧化铝超细粉体。

发明内容

本发明的目的在克服现有工艺缺点，提供一种制作成本低，可实现大规模生产，能耗低的亚微米氧化铝超细粉体串级研磨制备方法。

为实现本发明目的，提供了以下技术方案：一种亚微米氧化铝超细粉体串级研磨制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a.球磨粗磨：以Φ10-15mm的刚玉球为磨球，将α-Al₂O₃研磨到粒径小于5微米；

b.串级砂磨超细：第一级以Φ2.5-3mm刚玉球砂磨，将Φ-Al₂O₃研磨到粒径小于3微米；第二级以Φ1.2-1.6mm刚玉球砂磨，将α-Al₂O₃研磨到粒径小于1微米；第三级以Φ0.4-0.7mm刚玉球砂磨，将α-Al₂O₃研磨到粒径小于0.5微米；

c.研磨完成后喷雾干燥得到超细亚微米级α-Al₂O₃粉体。

作为优选，串级砂磨超细过程中，每一级至少包括2台同样尺寸刚玉球的相同的砂磨机，每台砂磨机所出浆料进入浆料池进行水冷降温、搅拌均匀，然后再泵入另一台内装同样尺寸刚玉球的相同的砂磨机，在砂磨机间循环研磨，经检测粒径达标后，泵入下一级的浆料池进行研磨。

2.作为优选，水冷降温是降到5℃~15℃。

作为优选，在对α-Al₂O₃研磨前直接在原料中加入氧化锆或碳化硅粉体进行混料。

作为优选，第二级砂磨超细中添加氨水调整pH值9-10之间，加入重量百分比0.5%的聚丙烯酸铵作为分散剂。

本发明的有益效果：

1.      通过串级超细砂磨中不同直径的研磨球的匹配，最大效率的逐级减少粉体的粒度，直至小于0.5微米；

2.      同一级中，通过多台砂磨机串接循环，提升浆料在研磨中的均匀性，并通过在循环过程中的水冷降低浆料的温度，避免高温对设备的损害及浆料粘度的上升，提升研磨的效率；

3.      在第二级调整浆料的pH值及添加聚丙烯酸铵作为分散剂可以降低超细氧化铝粉体浆料的粘度，保证较高的固含量，提高研磨效率，降低成本。同时添加的聚丙烯酸铵不会给超细氧化铝粉体添加杂质金属离子。

4.      在本工艺中，可以直接在球磨配料时，添加氧化锆或碳化硅粉体，超细后获得均匀性高的超细氧化锆或碳化硅增强亚微米氧化铝复合粉体，作为第二相增强的微晶氧化铝复合陶瓷原料。

具体实施方式

实施例1：