專利名稱：一種超耐磨氧化鋁陶瓷球的成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)非金屬材料(陶瓷)領(lǐng)域，具體涉及一種超耐磨氧化鋁陶瓷球的成型方法。
背景技術(shù)：
氧化鋁(Al2O3)陶瓷在高技術(shù)和尖端工業(yè)，如氧化鋁陶瓷球、微電子、核反應(yīng)堆、磁流體發(fā)電、航天、人工骨和人工關(guān)節(jié)等方面得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。其中氧化鋁陶瓷球是一種重要的工程陶瓷。由于氧化鋁陶瓷球硬度高，密度大，可使研磨體內(nèi)裝料量增加；球石致密，規(guī)格整齊，碰撞的幾率大，研磨效率高；被研磨的物料的化學(xué)組成穩(wěn)定，因此，氧化鋁陶瓷球被廣泛應(yīng)用于白色水泥、礦物、陶瓷、電子材料、磁性材料以及涂料、油漆等行業(yè)的原材料粉磨和加工，是一種常用的研磨介質(zhì)。在建筑陶瓷行業(yè)中，氧化鋁陶瓷球的磨損效率比天然的碎石和鵝卵石提高20% 40%。隨著優(yōu)質(zhì)天然球石資源的減少，普通陶瓷球損失率高的特點(diǎn)，氧化鋁陶瓷球?qū)⒈辉絹?lái)越多的陶瓷廠家所使用。正因?yàn)槿绱?，?duì)氧化鋁陶瓷球的研究也成為近年來(lái)化學(xué)和材料學(xué)科研究中非常活躍的領(lǐng)域之一。對(duì)氧化鋁陶瓷球生產(chǎn)而言，傳統(tǒng)的成型方法有干法成型和濕法成型。干法成型獲得的坯體結(jié)構(gòu)不均勻，并且粉料容易團(tuán)聚。濕法成型包括注漿成型和注射成型，它們也存在各種缺陷。注漿成型存在坯體含水率大、體積密度分布不均勻，干燥和燒成收縮大，陶瓷球尺寸難以控制，生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)，而注射成型則需加入體積含量45%-50%的有機(jī)添加劑，脫脂時(shí)間長(zhǎng)，坯體易產(chǎn)生缺陷。國(guó)內(nèi)目前氧化鋁陶瓷球的成型方法主要有兩種，分別是等靜壓成型和滾制成型。目前氧化鋁成型方法用的比較多的是等靜壓成型，等靜壓成型是將待壓試樣置于高壓容器中，利用液體介質(zhì)不可壓縮的性質(zhì)和均勻傳遞壓力的性質(zhì)從各個(gè)方向?qū)υ嚇舆M(jìn)行均勻加壓，當(dāng)液體介質(zhì)通過(guò)壓力泵注入壓力容器時(shí)，根據(jù)流體力學(xué)原理，其壓強(qiáng)大小不變且均勻地傳遞到各個(gè)方向。此時(shí)高壓容器中的粉料在各個(gè)方向上受到的壓力是均勻的和大小一 致的。等靜壓成型方法對(duì)粉料要求比較嚴(yán)格，存在不容易控制、產(chǎn)品的合格率低、效率低等問(wèn)題，而滾制成型不利于機(jī)器化生產(chǎn)，人工操作強(qiáng)度大，不易控制。因此，為了能滿足現(xiàn)代技術(shù)的要求，提高產(chǎn)品的可靠性和降低生產(chǎn)成本，各種新型濕法成型工藝應(yīng)運(yùn)而生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超耐磨氧化鋁陶瓷球的成型方法，該方法能夠凈尺寸生成球形坯體，產(chǎn)品的球形度、磨耗，抗折強(qiáng)度等性能指標(biāo)都能得到顯著提高。為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種超耐磨氧化鋁陶瓷球的成型方法，包括經(jīng)配料、球磨、過(guò)濾、除鐵、榨泥、真空練泥等工序提供含水率為17 25%泥料，原料配方為:氧化鋁粉 92wt%,高嶺土 6wt%，滑石 0.6wt%, TZP 1.2wt%, La2O3A2O30.2 wt%，其特征是:將所述的泥料送入噴注成型機(jī)，在1/5 1/2秒內(nèi)使泥料高速噴注至金屬模型腔內(nèi)隨即開(kāi)模而成型，噴注過(guò)程的噴注壓力為I 3 MPa，金屬模在成型時(shí)的溫度控制在130 200°C，而后將成型后的半成品經(jīng)1450°C高溫?zé)Y(jié)，保溫2小時(shí)。在上述球磨工序中，原料在球磨機(jī)中球磨，最好是運(yùn)行16 30小時(shí)放漿。本發(fā)明具體工藝步驟如下:
一、把原料混合物和水按照比例放入球磨機(jī)中球磨，運(yùn)行16 30小時(shí)放漿；
二、泥漿入池后，啟動(dòng)攪拌機(jī)、抽漿機(jī)，經(jīng)振動(dòng)篩過(guò)濾，同時(shí)流入除鐵漿槽；
三、經(jīng)除鐵漿槽后，再由抽漿泵將泥漿泵到榨泥機(jī)，使泥漿脫水制成泥餅；
四、泥餅經(jīng)過(guò)真空練泥機(jī)煉制，控制水分為17 25%；
五、將步驟四得到的泥料送入噴注成型機(jī)的喂料口，在1/5 1/2秒內(nèi)對(duì)塑性泥料施于壓力，使泥料高速注入金屬模型腔內(nèi)隨即開(kāi)模而成型；該過(guò)程中的噴注壓力為I 3 MPa,金屬模在成型時(shí)的溫度控制在130 200°C ；
六、將步驟五成型后的半成品放入匣缽，進(jìn)入窯爐中，在1450°C下燒成，保溫2小時(shí)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)優(yōu)勢(shì):噴注成型制備的生坯顯微結(jié)構(gòu)均勻、能夠凈尺寸生成球形坯體，成型的球形度高；另外成型坯體中無(wú)需添加粘結(jié)劑，而且成型操作簡(jiǎn)單，噴注成型制備的陶瓷球可改善其燒結(jié)體的結(jié)構(gòu)和性能，致使燒結(jié)陶瓷球結(jié)構(gòu)和性能更穩(wěn)定，能夠顯著提高材料可靠性、有效減少材料在工作中的破裂和破損。采用本發(fā)明方法制備的氧化鋁陶瓷球的當(dāng)量磨耗可以達(dá)到0.054%。，抗折強(qiáng)度達(dá)到320 MPa，莫氏硬度為9，球形度> 95%，其磨耗、抗折強(qiáng)度比現(xiàn)有等靜壓成型方法制備的氧化鋁陶瓷球都有了顯著的提高，莫氏硬度、球形度都可達(dá)到現(xiàn)有氧化鋁陶瓷球的標(biāo)準(zhǔn)。故本發(fā)明利用噴注法成型氧化鋁陶瓷球在一定程度上使氧化鋁陶瓷性能得到進(jìn)一步改善并且擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式以下各實(shí)例均采用如前述同一原料配方進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究，其中實(shí)施例1 3為本發(fā)明方案的實(shí)施例，實(shí)施例4為已有技術(shù)等靜壓成型方法的實(shí)施例。實(shí)施例1
一、把原料混合物及水按照比例放入球磨機(jī)中球磨，運(yùn)行20小時(shí)放漿；
二、泥漿入池后，啟動(dòng)攪拌機(jī)、抽漿機(jī)，經(jīng)振動(dòng)篩過(guò)濾，同時(shí)流入除鐵漿槽；
三、經(jīng)除鐵漿槽后，再由抽漿泵將泥漿泵到榨泥機(jī)，使泥漿脫水制成泥餅；
四、泥餅再經(jīng)過(guò)真空練泥機(jī)煉制，使得水分為21%；
五、將步驟四得到的泥料送入噴注成型機(jī)在0.5內(nèi)對(duì)塑性泥料施于壓力，使其高速注入金屬模型腔內(nèi)隨即開(kāi)模而成型；該過(guò)程中的噴注壓力為1.5MPa，金屬模在成型時(shí)的溫度控制在150°C ;
六、將步驟五成 型后的半成品放入匣缽，進(jìn)入窯爐中，在1450°C下燒成，保溫2小時(shí)。實(shí)施例2
一、把原料混合物及水按照比例放入球磨機(jī)中球磨，運(yùn)行25小時(shí)放漿；
二、泥漿入池后，啟動(dòng)攪拌機(jī)、抽漿機(jī)，經(jīng)振動(dòng)篩過(guò)濾，同時(shí)流入除鐵漿槽；
三、經(jīng)除鐵漿槽后，再由抽漿泵將泥漿泵到榨泥機(jī)，使泥漿脫水制成泥餅；
四、泥餅再經(jīng)過(guò)真空練泥機(jī)煉制，使得水分為23%；
五、將步驟四得到的泥料送入噴注成型機(jī)在0.4內(nèi)對(duì)塑性泥料施于壓力，使其高速注入金屬模型腔內(nèi)隨即開(kāi)模而成型；該過(guò)程中的噴注壓力為IMPa，金屬模在成型時(shí)的溫度控制在180 0C ；
六、將步驟五成型后的半成品放入匣缽，進(jìn)入窯爐中，在1500°C條件下燒成，保溫2小時(shí)后，即完成燒制。實(shí)施例3
一、把原料混合物及水按照比例放入球磨機(jī)中球磨，運(yùn)行27小時(shí)放漿；
二、泥漿入池后，啟動(dòng)攪拌機(jī)、抽漿機(jī)，經(jīng)振動(dòng)篩過(guò)濾，同時(shí)流入除鐵漿槽；
三、經(jīng)除鐵漿槽后，再由抽漿泵將泥漿泵到榨泥機(jī)，使泥漿脫水制成泥餅；
四、泥餅再經(jīng)過(guò)真空練泥機(jī)煉制，使得水分為25%；
五、將步驟四得到的泥料送入噴注成型機(jī)在0.2秒內(nèi)對(duì)塑性泥料施于壓力，使其高速注入金屬模型腔內(nèi)隨即開(kāi)模而成型；該過(guò)程中的噴注壓力為2MPa，金屬模在成型時(shí)的溫度控制在200°C ；
六、將步驟五成型后的半成品放入匣缽，進(jìn)入窯爐中，在1450°C下燒成，保溫2小時(shí)。實(shí)施例4
一、把原料混合物及水按照比例放入球磨機(jī)中球磨，運(yùn)行20小時(shí)放漿； 二、泥漿入池后，啟動(dòng)攪拌機(jī)、抽漿機(jī)，經(jīng)振動(dòng)篩過(guò)濾，同時(shí)流入除鐵漿槽；
三、經(jīng)除鐵漿槽后，再由抽漿泵將泥漿泵到榨泥機(jī)，使泥漿脫水制成泥餅；
四、泥餅再經(jīng)過(guò)真空練泥機(jī)煉制，使得水分為25%；
五、將步驟四得到的泥料送入噴霧干燥塔進(jìn)行造粒；
六、將造粒好的粉料送入等靜壓成型機(jī)進(jìn)行成型；
七、將步驟六成型后的半成品放入匣缽，進(jìn)入窯爐中，在1450°C下燒成，保溫2小時(shí)。按照工業(yè)陶瓷行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將上述各實(shí)施例制備的氧化鋁陶瓷球放在聚氨酯罐中以規(guī)定的條件進(jìn)行沖擊研磨，檢測(cè)氧化鋁陶瓷球的當(dāng)量磨耗，并用抗壓強(qiáng)度儀器測(cè)氧化鋁陶瓷球的抗壓強(qiáng)度，測(cè)得氧化鋁陶瓷球的性能指標(biāo)見(jiàn)下表:
權(quán)利要求
1.一種超耐磨氧化鋁陶瓷球的成型方法，包括經(jīng)配料、球磨、過(guò)濾、除鐵、榨泥、真空練泥等工序提供含水率為17 25%泥料，原料配方為氧化鋁粉92wt%，高嶺土 6wt%，滑石O. 6wt%，TZP I. 2wt%, La2O3A2O3O. 2 wt%，其特征是將所述的泥料送入噴注成型機(jī)，在1/5 1/2秒內(nèi)使泥料高速噴注至金屬模型腔內(nèi)隨即開(kāi)模而成型，噴注過(guò)程的噴注壓力為I 3 MPa，金屬模在成型時(shí)的溫度控制在130 200°C，而后將成型后的半成品經(jīng)1450°C高溫?zé)Y(jié)，保溫2小時(shí)。
2.如權(quán)利要求I所述的超耐磨氧化鋁陶瓷球的成型方法，其特征是球磨運(yùn)行時(shí)間為16 30小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超耐磨氧化鋁陶瓷球的成型方法，包括經(jīng)配料、球磨、過(guò)濾、除鐵、榨泥、真空練泥等工序提供含水率為17～25%泥料，然后將所述的泥料送入噴注成型機(jī)，在1/5～1/2秒內(nèi)使泥料高速噴注至金屬模型腔內(nèi)隨即開(kāi)模而成型，噴注過(guò)程的噴注壓力為1～3MPa，金屬模在成型時(shí)的溫度控制在130～200℃,最后將成型后的半成品經(jīng)1450℃高溫?zé)Y(jié)，保溫2小時(shí)獲得產(chǎn)品，產(chǎn)品的當(dāng)量磨耗達(dá)到0.054‰，抗折強(qiáng)度達(dá)到320MPa，球形度＞95%，本發(fā)明方法使產(chǎn)品主要性能指標(biāo)得到顯著提高，應(yīng)用領(lǐng)域得到擴(kuò)大。
文檔編號(hào)C04B35/622GK103252823SQ20131017379
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月13日
發(fā)明者張忠祥, 汪志良, 董麗娜, 南小英, 南勇軍 申請(qǐng)人:景德鎮(zhèn)百特威爾新材料有限公司