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,而市场上众多研磨介质中较多的是氧化锆珠。氧化锆球具有好的韧性,耐冲击,高速运转不破碎,耐磨性好(硅酸锆珠的5倍左右),而且其密度比其他陶瓷磨介要高,比重大,自然研磨效率高,基于氧化锆球以上的特点,氧化锆陶瓷可以说是一种非常“恰当”的研磨介质材料。

图 钇稳定氧化锆珠,摄于柏励司展台,艾邦CMPE2023展会

一、氧化锆球的生产工艺介绍

氧化锆球的制备工艺主要有压制成型、滚动成型和滴定成型三种,

①压制成型,即粉料干压成型,具有操作简便,适合大球的制作,投资少的优势,但是会因为压力分布不均匀而造成素柸内部分别不同的现象,从而影响制品的综合性能,压力大了或者小了都会造成锆珠球形度不高;

②滚制成型,也是国内大批量生产锆珠的方式,生产设备和原料都较为简单,制备成本较低,成型效率高,生产速度快,且球形度好,有容易烧结的优势。但是由于滚制是一层一层加大的,所以致密性会略低于其他生产方式,在研磨过程中磨损自然也更高一些,使用过程中碎珠现象明显,制备出来的氧化锆微珠较难把握,成品破损率大。

③滴定成型,滴定就是相当于注射器挤出水珠,在生产时,在电介质中悬浮的锆珠液滴表面的张力让锆珠变成球形,这种滴定的锆珠球形度高,通过滴定法所生产的氧化锆珠可以通过低温烧结,具有高致密性、高强度、高韧性、低磨耗等性能。但是生产速度慢,且成本高。对于小尺寸的氧化锆珠(0.05mm到零点几毫米的),可以采用滴定法成型陶瓷珠生坯。

二、滴定法氧化锆球生产工艺

氧化锆球滴淀成型工艺主要包含如下四个步骤:

步骤1滴淀成型

将氧化锆粉料(氧化锆粉料为钇稳定氧化锆粉(氧化钇重量含量约5%)或铈稳定氧化锆粉(氧化铈重量含量约为6-20%))与混合胶混匀之后,加入到滴淀成型设备中,先通过滴定预成型形成氧化锆陶瓷颗粒,形成的氧化锆陶瓷颗粒经过风冷定型后,依靠重力落入冷却液中收集并形成氧化锆球生坯。

步骤2脱脂

将收集到的氧化锆球生坯从冷却液中取出,然后放入脱脂液中加热至40-90℃进行脱脂,通常而言脱脂时间为1-4小时。

步骤3保温烧结

将完成脱脂的氧化锆球生坯在1350-1550℃下保温3-6小时,烧结成氧化锆球生坯。

步骤4抛光

对氧化锆球毛坯进行抛光,得到氧化锆球。

三、滴定法氧化锆球的优势特点

① 滴定工艺能够实现锆球径的精确制造;

② 滴定过程中利用液体表面的张力,实现100%球形度,杜绝异形微珠的产生,提高研磨效率;

③ 滴定过程中利用自身的重力,实现“高致密”性,提高了锆球单位体积密度,进而提高了锆球的动能;

④  烧结后具有“光洁”的表面,提高了锆球的自转速度,进一步提升效率。

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作者 gan, lanjie