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致磨小知识之关于氧化锆珠的三种制备方法

时间:2022-11-04 阅读量:

1、压制成型

这是陶瓷大尺寸研磨介质的常见成型方法。主要有干压成形(粉料含水或助剂3%-7%)及等静压成型(粉料含水或助剂3%以下)。干压成型具有操作方法方便简洁、技术、资金投资少的特点,但由于压力分布不均匀而造成素坯内部分布不一致,从而影响制品的综合性能,为了提高素坯的密度,在实际生产中常采用不断增大压力的方法。但压力也不是越大越好,当超过极限压力时,压力反而会使素坯密度下降,其原因是层裂引起的。而等静压成型的坯体强度大,密度高且均匀,可以制备高性能高品质的研磨介质球。因此工业上可以采取两种方法结合制取高性能的陶瓷球。

工艺简述:粉体及各类助剂混匀后喷雾造粒,然后将粉料加入金属模具预制成球,随后将脱模后的坯体进行冷等静压处理获得球坯,使用这种工艺制备所得坯体致密度高,烧成陶瓷球密度高,品质好。等静压成型法加工设备投资大,后处理成本大,一般用于生产直径大于10mm的大尺寸高品质磨介球。  


2、滚制成球

除了冷等静压成型工艺的成型工艺,滚制成球也是陶瓷球的一个重要成型方法,该法具有生产设备、原料、操作简单,球形度好,易于烧结的特点。虽然成球强度不如冷等静压强,但制备成本较低,可根据要求生产0.1mm-60mm范围内各种尺寸的球。 滚制成球有采用泥段滚制成球的,其工艺过程是:将粉体与水,粘接剂,增塑剂,润滑剂等加入炼泥机混炼成泥经陈腐形成塑性泥料,放入挤泥机挤制成泥条,并切成长度与直径相当的泥段,再放入滚球机中滚制成球坯,这种成型方法主要控制好挤泥机模头口径和切段长短就可以得到一致性较好的泥段,滚制的球坯圆度也容易控制,但由于球坯密度相对降低,需要提高烧结温度才能获得较为致密瓷体,导致晶粒异常长大,难以制取性能优异的耐磨的微晶氧化锆。 也有采用粉体直接滚制法的的,其工艺过程是:使用简单廉价的旋转滚球机,先加入预制的球坯晶种,然后边旋转喷水雾边添加陶瓷粉体,粉体不断粘附于晶种表面逐渐长大,最终得到所需尺寸的球坯。通过控制合适的滚制成型工艺参数,可获得体积密度高、圆度好、大小均匀的球坯。滚制成球的原理与搓汤圆有点异曲同工之妙,但用的不是手, 是机器.

 

3、滴液成球

 对于很小的氧化锆研磨介质珠子(0.05mm到零点几毫米的),可以采用滴定法成型陶瓷珠生坯,举个例子韩国赛诺使用公司自制水热合成的6nm高纯超细氧化锆为原材料,通过滴定法所生产的氧化锆陶瓷微珠可低温烧结且内部无气孔,具有高致密性、高强度、高韧性、低磨耗等性能。可适用于电极材料、多层陶瓷电容器、油漆、涂料等高机能材料的分散与研磨 

如何选择合适的锆珠、氧化锆珠、玻璃珠?

随着物料的细度要求越来越高,砂磨机的使用也愈来愈普遍,而市场上的研磨介质也比较多,如何选择一种比较适合自身生产工艺和条件的研磨介质,是一件比较关键和费神的事。上海致磨新材料下面就以下几方面作简单的分析。


一、 化学组成

研磨介质按材料的不同可分为玻璃珠,陶瓷珠(包括硅酸锆珠、复合锆珠,氧化铝珠,稀土金属稳定的氧化锆珠等)、钢珠等。由于化学组成及制造工艺的差异决定了研磨珠的晶体结构,致密的晶体结构保证了珠子的高强度,高耐磨性和低吸油墨率等。各种成份的百分比含量的不同决定了研磨珠的比重,高比重为研磨高效率提供了保证;研磨珠的化学组成在研磨过程中的自然磨损对浆料的性能会有一定的影响,所以除了考虑低磨损率外,顾忌的化学元素也是要考虑的因素。如研磨磁带粉或其他电子元件浆料,金属Fe、Cu 等元素应避免,含有Fe2O3 或CuSO4 等成份的研磨珠就不在选择之列,故选择锆珠往往是此行业的普遍选择;如研磨农药、医药和生化方面,重金属为顾忌元素,而PbO为最常见的成分。

上海致磨新材料总结,珠子的化学组成所决定的一些物理性能(硬度、密度、耐磨性)和本身的磨耗对浆料的污染情况是选择研磨介质要考虑的因素。


二、 物理性能:

1. 研磨介质的密度

密度在通常的文件中是以比重(真比重)和散重(假比重)来表示,各种氧化物的分子量和百分组成决定了研磨的密度,常用的研磨介质的密度如表一所示。

 

通常情况下,比重越大的研磨珠,冲量越大,研磨效率越高,而对砂磨机的接触件(内缸、分散盘等)磨损相对比较大,所以浆料的粘度和流量的配合成为关健。低密度研磨珠适合低粘度的浆料,高密度的研磨珠适合高粘度的浆料。


2. 研磨介质的硬度

莫氏硬度(Mohs)和维氏硬度(Vickers)为常用的指标,硬度越高的研磨珠,珠子的磨耗率并不代表越低。常用的研磨介质及其他材料的硬度如表二所示。


3. 研磨介质的粒径

上海致磨新材料的观点认为研磨珠的大小决定了研磨珠和物料的接触点的多少,粒径小的珠子在相同的容积下接触点越多,理论上研磨效率也越高;另一方面,在研磨初试颗粒比较大的物料时,例如对于100微米的浆料,D=1mm的珠子未必胜用,原因是小珠子的冲量达不到充分研磨分散的能量,此时应采用粒径较大的珠子。