耐磨氧化铝球的发明背景及工艺步骤 |
来源： 中国环保滤料网 发表时间：2017/8/5 14:22:43 阅读：1788 |
氧化铝(Al2O3)陶瓷在高技术和尖端工业，如氧化铝陶瓷球、微电子、核反应堆、磁流体发电、航天、人工骨和人工关节等方面得到越来越广泛的应用。其中氧化铝陶瓷球是一种重要的工程陶瓷。由于氧化铝陶瓷球硬度高，密度大，可使研磨体内装料量增加；球石致密，规格整齐，碰撞的几率大，研磨效率高；被研磨的物料的化学组成稳定，因此，氧化铝陶瓷球被广泛应用于白色水泥、矿物、陶瓷、电子材料、磁性材料以及涂料、油漆等行业的原材料粉磨和加工，是一种常用的研磨介质。在建筑陶瓷行业中，氧化铝陶瓷球的磨损效率比天然的碎石和鹅卵石提高20% 40%。随着优质天然球石资源的减少，普通陶瓷球损失率高的特点，氧化铝陶瓷球将被越来越多的陶瓷厂家所使用。正因为如此，对氧化铝陶瓷球的研究也成为近年来化学和材料学科研究中非常活跃的领域之一。对氧化铝陶瓷球生产而言，传统的成型方法有干法成型和湿法成型。干法成型获得的坯体结构不均匀，并且粉料容易团聚。湿法成型包括注浆成型和注射成型，它们也存在各种缺陷。注浆成型存在坯体含水率大、体积密度分布不均匀，干燥和烧成收缩大，陶瓷球尺寸难以控制，生产效率低等缺点，而注射成型则需加入体积含量45%-50%的有机添加剂，脱脂时间长，坯体易产生缺陷。国内目前氧化铝陶瓷球的成型方法主要有两种，分别是等静压成型和滚制成型。目前氧化铝成型方法用的比较多的是等静压成型，等静压成型是将待压试样置于高压容器中，利用液体介质不可压缩的性质和均匀传递压力的性质从各个方向对试样进行均匀加压，当液体介质通过压力泵注入压力容器时，根据流体力学原理，其压强大小不变且均匀地传递到各个方向。此时高压容器中的粉料在各个方向上受到的压力是均匀的和大小一 致的。等静压成型方法对粉料要求比较严格，存在不容易控制、产品的合格率低、效率低等问题，而滚制成型不利于机器化生产，人工操作强度大，不易控制。因此，为了能满足现代技术的要求，提高产品的可靠性和降低生产成本，各种新型湿法成型工艺应运而生。
本发明的目的是提供一种超耐磨氧化铝陶瓷球的成型方法，该方法能够净尺寸生成球形坯体，产品的球形度、磨耗，抗折强度等性能指标都能得到显著提高。为了实现发明目的，本发明采用的技术方案是:一种超耐磨氧化铝陶瓷球的成型方法，包括经配料、球磨、过滤、除铁、榨泥、真空练泥等工序提供含水率为17 25%泥料，原料配方为:氧化铝粉 92wt%,高岭土 6wt%，滑石 0.6wt%, TZP 1.2wt%, La2O3A2O30.2 Wt%，其特征是:将所述的泥料送入喷注成型机，在1/5 1/2秒内使泥料高速喷注至金属模型腔内随即开模而成型，喷注过程的喷注压力为I 3 MPa，金属模在成型时的温度控制在130 200°C，而后将成型后的半成品经1450°C高温烧结，保温2小时。在上述球磨工序中，原料在球磨机中球磨，最好是运行16 30小时放浆。本发明具体工艺步骤如下:
一、把原料混合物和水按照比例放入球磨机中球磨，运行16 30小时放浆；
二、泥浆入池后，启动搅拌机、抽浆机，经振动筛过滤，同时流入除铁浆槽；
三、经除铁浆槽后，再由抽浆泵将泥浆泵到榨泥机，使泥浆脱水制成泥饼；
四、泥饼经过真空练泥机炼制，控制水分为17 25%；
五、将步骤四得到的泥料送入喷注成型机的喂料口，在1/5 1/2秒内对塑性泥料施于压力，使泥料高速注入金属模型腔内随即开模而成型；该过程中的喷注压力为I 3 MPa,金属模在成型时的温度控制在130 200°C ；
六、将步骤五成型后的半成品放入匣钵，进入窑炉中，在1450°C下烧成，保温2小时。本发明与现有技术相比，具有如下技术优势:喷注成型制备的生坯显微结构均匀、能够净尺寸生成球形坯体，成型的球形度高；另外成型坯体中无需添加粘结剂，而且成型操作简单，喷注成型制备的陶瓷球可改善其烧结体的结构和性能，致使烧结陶瓷球结构和性能更稳定，能够显著提高材料可靠性、有效减少材料在工作中的破裂和破损。采用本发明方法制备的氧化铝陶瓷球的当量磨耗可以达到0.054%。，抗折强度达到320 MPa，莫氏硬度为9，球形度> 95%，其磨耗、抗折强度比现有等静压成型方法制备的氧化铝陶瓷球都有了显著的提高，莫氏硬度、球形度都可达到现有氧化铝陶瓷球的标准。故本发明利用喷注法成型氧化铝陶瓷球在一定程度上使氧化铝陶瓷性能得到进一步改善并且扩大其应用领域。
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