[发明专利]一种亚毫米级氧化锆陶瓷微珠的复合制备方法

说明书

本发明公开了一种亚毫米级氧化锆陶瓷微珠的复合制备方法，属于陶瓷材料技术领域，在丙烯类单体、交联剂、分散剂以及钇稳定的氧化锆的混合溶液中加入引发剂和光固化剂形成氧化锆浆料；将所述氧化锆浆料注入含有催化剂的油浴液体石蜡中，并同时采用紫外光进行照射，从而形成氧化锆陶瓷微珠生坯，采用程序升温对生坯进行烧结，自抛光后形成亚毫米级氧化锆陶瓷微珠；本发明采用催化固化和UV紫外固化的复合成型技术，制备所得的氧化锆陶瓷微珠尺寸可达亚毫米级，且具有较高的密度和良好的耐磨性。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种亚毫米级氧化锆陶瓷微珠的复合制备方法。

背景技术

随着工业化的发展，高性能的研磨介质被广泛地应用于矿山、无机材料、电力能源、化工等行业领域。据估计，全球每年消耗磨球类产品500～600万吨，国内消耗量也在200～250万吨以上。尤其是粒径为亚毫米级陶瓷微球，具有广阔的市场空间。这不仅是因为陶瓷微球比表面积大，球磨效率高，更是因为工业制品升级换代对原料的超细粉碎提出的需求。在制备超细粉体的研磨过程中，要求粉体产品不仅粒度细、分级效果好、产品质量稳定，而且要求生产效率高和生产过程可控性强。因此，研磨介质种类的选择和质量的好坏直接决定着产品物化性能的优劣，同时会影响磨机的效能以及超细粉体的生产成本。在陶瓷生产中，凭借着高强度、高硬度、优良的耐磨性与耐腐蚀性等众多突出的优点，氧化锆陶瓷球在众多系列陶瓷研磨球石中脱颖而出，倍受陶瓷行业的青睐。

目前，氧化锆陶瓷微珠的制备是采用传统的凝胶注模成型技术，该成型技术也被广泛应用于Al₂O₃、ZrO₂、SiC、AlN、Si₃N₄等氧化物或非氧化物的精密陶瓷体系。然而，凝胶铸模成型工艺制备的陶瓷微球，其结构不够致密、耐磨性较差且无法制备出粒径小于0.3mm的亚毫米级氧化锆陶瓷微珠。

发明内容

本发明提供了一种亚毫米级氧化锆陶瓷微珠的复合制备方法，解决了现有技术中氧化锆陶瓷微珠结构不致密，粒径不达标的问题，同时可以实现氧化锆陶瓷微珠的尺寸可控，提高制备效率。

本发明提供了一种亚毫米级氧化锆陶瓷微珠的复合制备方法，包括以下步骤：

步骤1，浆料的制备

将丙烯类单体、交联剂、分散剂溶于水溶剂中形成混合溶液，调节所述混合溶液的pH值为8～10；将钇稳定的氧化锆加入所述混合溶液中，分散均匀后，加入消泡剂，搅拌；将引发剂、光固化剂加入氧化锆浆料中，搅拌后形成均匀稳定的氧化锆浆料；

步骤2，氧化锆陶瓷微球生坯的制备

将步骤1的氧化锆浆料注入到含有催化剂的油浴液体石蜡中，在50～80℃下，搅拌形成氧化锆陶瓷微球；同时采用紫外灯照射所述氧化锆陶瓷微球，制得氧化锆陶瓷微珠生坯；

步骤3，生坯的烧结

将步骤2制备的氧化锆陶瓷微珠生坯清洗干燥后，采用程序升温至1520～1550℃进行烧结处理，自抛光后，制得亚毫米级氧化锆陶瓷微珠。

优选的，步骤1中，所述丙烯类单体为丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或几种混合；所述交联剂为N-N’-亚甲基双丙烯酰胺；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种或几种混合；所述光固化剂为二苯甲酮衍生物、苯偶酰衍生物和烷基芳酮衍生物中的一种或几种混合。

优选的，所述丙烯类单体与所述交联剂的质量比为1:0.1～0.125；所述丙烯类单体与所述引发剂的质量比为1:0.2～0.25；所述丙烯类单体与所述光固化剂的质量比为1:0.3～0.375。

优选的，步骤1中，所述钇稳定的氧化锆为3～8mol％三氧化二钇稳定的氧化锆；所述丙烯类单体与所述钇稳定的氧化锆的质量比为1:6～8.75。