[发明专利]一种超细氧化锆磨球的制备方法

说明书

本发明提供了一种超细氧化锆磨球的制备方法：首先采用砂磨将纳米氧化锆粉末分散，然后在分散后的浆料中添加絮凝剂，使纳米氧化锆颗粒聚集形成疏松絮状的聚集体，从而抑制其在喷雾造粒过程中形成空心或异形结构，浆料经喷雾造粒制得多孔结构造粒粉末，造粒粉末经烧结、研磨后，可制成致密超细氧化锆磨球。本发明通过解决纳米粉末在喷雾造粒过程中形成空心或异形结构问题，使得氧化锆超细磨球能够采用工业中成熟的喷雾造粒工艺来制备，具有成本低、效率高、制品性能好等优点。

技术领域

本发明属于陶瓷材料领域，具体涉及一种超细氧化锆磨球的制备方法。

背景技术

随着涂料、油墨、纳米精细陶瓷等工业的不断发展，对原料的细度要求越来越高，诸多产品对原料的细度要求甚至达到了100nm以内。为了实现对上述超细原料的研磨，需要制备出粒径在0.3mm以内的高性能研磨介质。

氧化锆陶瓷具有高的密度、高的强度、高的硬度、高的断裂韧性以及优异的耐磨损和耐化学腐蚀性能，用于研磨介质时，具有研磨效率高、寿命长、对产品污染小等特点，是目前性能最优异的研磨介质。

传统的氧化锆磨球制备方法，主要有滚球法、等静压成型法、凝胶滴定成型法、溶胶凝胶法和搅拌成型法等。其中，滚球法和等静压成型法如中国专利201010187597.7，201811185831.5，200710116340.0等，一般只能制备直径大于0.5mm的磨球；溶胶凝胶法如中国专利201611094181.4等，需使用昂贵的有机原材料，产品成本高，污染大；凝胶滴定成型法如中国专利201510629431.9，200680006597.4，201210371349.7，201610174094.3，201710057229.2等，虽然可以制备出直径在0.2mm左右的磨球，但是由于一次滴定只能制备一个磨球，生产效率低，并且由于小粒径磨球重量轻，在滴定时易变形；搅拌成型法如中国专利201710943691.2等，需要高压条件下进行高速搅拌，设备成本高，安全风险大，并且在高速搅拌的环境下制备的磨球缺陷多，产品合格率低。

喷雾造粒是一种可以制备直径小于0.3mm球形粉末的低成本、高效工艺方法。现阶段，采用喷雾造粒法来制备超细氧化锆磨球的主要问题是，由于制备超细磨球需要采用超细原粉，该类粉末质量小，喷雾造粒时，在水分蒸发所形成的毛细管力的作用下，粒子向液滴表面迁移，最终形成的是空心或苹果型、洋葱圈型的粉末，上述结构的粉末在烧结后无法形成高密度的球形磨球。

为了改善纳米氧化锆喷雾造粒后的粉末结构，中国专利201080059614.7在制备氧化锆- 氧化铝复合陶瓷微球时，采用增大第二相(氧化铝)粉末比表面积的方法，来防止形成空心颗粒。但是，由于不同比表面积的粉末在浆料中的沉降性能不同，浆料中的成分难以均匀，导致该种方法制备的磨球之间性能存在较大的差异；中国专利201510869405.3借签了凝胶注模工艺的原理，采用凝胶浆料进行喷雾造粒，制备出0.1mm左右的氧化锆磨球，该种方法的缺点主要有两个，一是凝胶单体有一定的毒性，不利于操作者的健康，并可能对环境产生污染；另外，凝胶浆料的粘度易受环境温度等影响而产生波动，导致所制备的颗粒尺寸不稳定。还有研究者采用有机溶剂如酒精等，在极低的进口温度下，将纳米氧化锆粉末喷雾造粒成实心球形粉末，但由于该种方法使用的是有机溶剂，在制备浆料、喷雾造粒阶段均需要密封处理，导致设备昂贵，安全管理成本极高；也有研究者采用喷雾冷冻干燥法来制备多孔的实心纳米氧化锆造粒粉末，但是喷雾冷冻干燥法需要在低温、真空下缓慢的排除粉末中的水分，导致粉末的制备成本极高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种超细氧化锆磨球的制备方法，该方法解决了水基纳米氧化锆粉末在喷雾造粒过程中形成空心或异形结构的问题，从而可以低成本制备出超细高密度氧化锆磨球。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种超细氧化锆磨球的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、将部分稳定的纳米氧化锆粉末、去离子水、分散剂混合均匀得到浆料；