[发明专利]三元复相耐磨陶瓷球及其制备方法

说明书

本发明属于复相陶瓷研磨介质技术领域，具体涉及一种三元复相耐磨陶瓷球及其制备方法。所述三元复相耐磨陶瓷球，包括以下质量份数的原料：氧化铝粉10~65份，硅酸锆粉10~75份，电熔氧化锆粉5~60份，滑石1~3份，苏州土1~4份，轻质碳酸钙0.5~2份，硅微粉0.5~3份，氧化钇0.5~2份，氧化镧0.5~2份，氧化铈0.5~2份。本发明制备的三元复相耐磨陶瓷球，兼具高硬度、高强度、高韧性和低磨耗的优点，同时烧结温度低，生产成本较低，密度可调。

技术领域

本发明属于复相陶瓷研磨介质技术领域，具体涉及一种三元复相耐磨陶瓷球及其制备方法。

背景技术

陶瓷研磨介质由于具备硬度高、强度高、密度适中、耐酸碱腐蚀能力强、耐磨性能好等优点，被广泛应用于水泥、矿物、陶瓷、电子材料、磁性材料以及涂料、油漆、化妆品、食品、制药等行业原材料的研磨和加工。

目前工业上常用的陶瓷研磨介质主要包括氧化铝、氧化锆、氮化硅、锆铝复相陶瓷以及硅酸锆等。其中氧化铝、氧化锆、氮化硅、硅酸锆研磨介质，因主晶相只有一种，属于一元耐磨陶瓷球。锆铝复相陶瓷是严格意义上的二元耐磨陶瓷球，其物相由刚玉相和四方氧化锆相组成。密度较低的氧化铝陶瓷，例如中铝瓷，由于含有较多的莫来石相，可以被认为是二元耐磨陶瓷球。密度小于4.1g/cm³的硅酸锆研磨介质，由于含有较多的刚玉相，也可以理解成二元耐磨陶瓷球。目前在陶瓷研磨介质领域还未有三元耐磨陶瓷球的报道。

氧化铝研磨介质相对性价比最高，市场用量较大，但由于其密度相对较小，断裂韧性较差，抗压强度较低，在高速研磨工况下易出现碎球。氧化锆研磨介质断裂韧性很高，抗冲击性能很好，但硬度适中，研磨硬物料时磨耗会较大，且价格昂贵，在矿用或建材领域性价比不高。氮化硅陶瓷球目前主要是作为轴承球使用，且价格非常昂贵，在研磨领域用量很少。硅酸锆研磨介质主要应用于锆英砂的研磨，其硬度较低，断裂韧性较差，且近两年随着锆英砂价格的大幅上涨，其制备成本也大大提高。锆铝复相陶瓷研磨介质主要结合了氧化锆和氧化铝研磨介质的优点，强度、耐磨性以及断裂韧性都较好，但锆铝复相陶瓷研磨介质烧成温度相对较高，通常在1450℃以上，导致晶粒容易长大，耐磨性下降，另外制备高密度（密度大于4.2g/cm³）锆铝复相陶瓷研磨介质时需要添加较多的氧化锆，导致其原料成本较高。

因此，需要研究一种新的陶瓷研磨介质，既能降低生产成本，又能满足高耐磨性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种三元复相耐磨陶瓷球，兼具高硬度、高强度、高韧性和低磨耗的优点，同时烧结温度低，生产成本较低，密度可调；本发明还提供其简单高效的制备方法。

本发明所述的三元复相耐磨陶瓷球，包括以下质量份数的原料：

氧化铝粉 10~65份，

硅酸锆粉 10~75份，

电熔氧化锆粉 5~60份，

滑石 1~3份，

苏州土 1~4份，

轻质碳酸钙 0.5~2份，

硅微粉 0.5~3份，

氧化钇 0.5~2份，

氧化镧 0.5~2份，

氧化铈 0.5~2份。

优选的，所述氧化铝粉的中位粒径D50≤1.2μm，氧化钠质量含量≤0.25%，氧化铝质量含量≥99%，α相转化率≥90%。