一種氮化鋁球滾製成型方法與流程
2024-04-13 04:31:05
1.本發明涉及氮化鋁球的製備領域，尤其涉及一種氮化鋁球滾製成型方法。
背景技術：
2.傳統的滾製成型方法，是先通過壓制、破碎、過篩製備出具有一定緻密度的球核，將球核放入滾球機中滾動，然後噴灑液體潤溼球核，同時添加粉料，使潤溼的球核外部黏上加入的粉料，逐漸滾動緻密後形成球坯。該製備方法簡單，設備成本較低，能夠製備出圓度較好的球坯，但是滾製成型時需要通過精確控制滾球機的傾角、滾制時間以及粉料和霧化液體的加入量，才能控制好球坯的尺寸，且粉體之間主要依靠液體的粘接成型，坯體緻密度低容易分層，燒結後的陶瓷球在研磨過程中容易出現剝落。
3.中國專利號201811107688.8，公開了一種球磨機用鋼芯陶瓷研磨球，包括鋼球體，在所述鋼球體外部包覆有陶瓷外殼。其製造方法為：首先將碳化矽、碳化硼按9：1的比例混合研磨成細粉，噴霧造粒；將造粒粉和炭黑、純水、粘結劑按一定比例混合均勻，得到的混合物料等靜壓壓製成半球形殼體坯料；經乾燥、燒結，再經機加工處理後，裝入鋼球，在鋼球外形成陶瓷外殼；低溫烘乾後自然冷卻至室溫，得到成品鋼芯陶瓷研磨球。本發明結構簡單，強度高，使用壽命長，用於研磨碳矽石磨料時，不會造成物料汙染，降低了後續的除雜成本，由於延長了使用時間，大大提高了生產效率。同時更換的廢鋼芯陶瓷研磨球中的鋼芯還可以回收重複使用，降低了生產成本。但該發明採用的是等靜壓成型，需要藉助模具成型，模具設備成本較高。
技術實現要素：
4.因此，針對上述的問題，本發明提供一種氮化鋁球滾製成型方法，解決現有技術的氮化鋁滾製成型方法獲得的產品容易分層的問題。
5.為實現上述目的，本發明採用了以下技術方案：一種氮化鋁球滾製成型方法，包括以下製備步驟：
6.(1)原料的準備：按以下重量份稱取各原料：氮化鋁粉末100份、氧化鋯粉末50份、氧化釔0.5－1.5份、滑石粉5－8份、高嶺土3－6份、鋯英石尾礦10－15份、煤矸石3－5份；
7.(2)凝膠前液的製備：卡拉膠、瓊脂、明膠、去離子水按1－2：1－3：1－3：10－20的重量比混合攪拌，得到凝膠前液；
8.(3)將凝膠前液加熱至50－58℃，並保溫；
9.(4)將步驟(1)的原料混合，加入研磨助劑進行研磨，得到10000－12000目的漿料，烘乾後得到陶瓷粉料，將所述陶瓷粉料部分先送入滾製成型機中成型，得到種球，再在滾製成型機中的種球表面同時噴灑步驟(3)的凝膠前液和溫度為1－5℃的冷水，繼續持續加入陶瓷粉料滾製成球，得到研磨球坯；
10.(5)乾燥、送入窯爐燒結，再進行拋光處理，即得到氮化鋁球。
11.進一步的改進是：所述鋯英石尾礦為經過處理的鋯英石粉料，所述鋯英石粉料的
粒徑為50－100μm。
12.進一步的改進是：所述煤矸石為經過處理的煤矸石粉料，所述煤矸石粉料的粒徑為30－80μm。
13.進一步的改進是：所述氧化鋯粉末中位徑粒度為0.2－0.8μm。
14.進一步的改進是：所述研磨助劑為聚乙烯醇。
15.進一步的改進是：步驟(5)的烘乾溫度為180－250℃。
16.進一步的改進是：步驟(5)的燒結溫度為1500－1850℃。
17.進一步的改進是：所述氮化鋁球的粒徑為2－10mm。
18.進一步的改進是：所述氮化鋁粉末的純度為99.7％以上。
19.進一步的改進是：步驟(5)燒結時，先升溫至1560℃保溫2－3h，再升溫至1850℃保溫1－1.5h。
20.通過採用前述技術方案，本發明的有益效果為：
21.1、本發明以氮化鋁粉末及氧化鋯粉末為主原料，具有較高的耐磨性能，製成的研磨球耐磨性較佳。
22.2、本發明以氧化鋁粉末、氧化鋯粉末、氧化釔、滑石粉、高嶺土、鋯英石尾礦、煤矸石為原料，這些原料經過研磨後烘乾再製成種球，種球在滾製成型機中表面同時噴灑凝膠前液和冷水，藉助凝膠前液發揮與粉體的粘合作用，能夠減少種球分層開裂的現象，與單純的藉助冷水滾動成型相比，獲得的研磨球更不容易發生分層的現象。
23.3、步驟(5)燒結時，先升溫至1560℃保溫2－3h，再升溫至1850℃保溫1－1.5h，採用階梯升溫方式，研磨球的成球性更佳，自磨損率更低。
具體實施方式
24.實施例一
25.一種氮化鋁球滾製成型方法，包括以下製備步驟：
26.(1)原料的準備：按以下重量份稱取各原料：氮化鋁粉末100份、氧化鋯粉末50份、氧化釔0.5份、滑石粉5份、高嶺土3份、鋯英石尾礦10份、煤矸石3份；所述氧化鋯粉末中位徑粒度為0.2μm，所述鋯英石尾礦為經過處理的鋯英石粉料，所述鋯英石粉料的粒徑為50μm，所述煤矸石為經過處理的煤矸石粉料，所述煤矸石粉料的粒徑為30μm，所述氮化鋁球的粒徑為2－10μm，所述氮化鋁粉末的純度為99.7％以上；
27.(2)凝膠前液的製備：卡拉膠、瓊脂、明膠、去離子水按1：1：1：10的重量比混合攪拌，得到凝膠前液；
28.(3)將凝膠前液加熱至50℃，並保溫；
29.(4)將步驟(1)的原料混合，加入聚乙烯醇研磨助劑進行研磨，得到10000目的漿料，烘乾後得到陶瓷粉料，將所述陶瓷粉料部分先送入滾製成型機中成型，得到種球，再在滾製成型機中的種球表面同時噴灑步驟(3)的凝膠前液和溫度為1－5℃的冷水，繼續持續加入陶瓷粉料滾製成球，得到研磨球坯；
30.(5)乾燥、送入窯爐燒結，再進行拋光處理，即得到粒徑為5mm的氮化鋁球，其中烘乾溫度為180℃，燒結溫度為1500－1850℃，燒結時，先以2℃/min的速率升溫至1560℃保溫2h，再以1℃/min的速率升溫至1850℃保溫1h。
31.實施例二
32.一種氮化鋁球滾製成型方法，包括以下製備步驟：
33.(1)原料的準備：按以下重量份稱取各原料：氮化鋁粉末100份、氧化鋯粉末50份、氧化釔1份、滑石粉7份、高嶺土5份、鋯英石尾礦12份、煤矸石4份；所述氮化鋁粉末的純度為99.8％，所述鋯英石尾礦為經過處理的鋯英石粉料，所述鋯英石粉料的粒徑為70μm，所述煤矸石為經過處理的煤矸石粉料，所述煤矸石粉料的粒徑為50μm，所述氧化鋯粉末中位徑粒度為0.5μm；
34.(2)凝膠前液的製備：卡拉膠、瓊脂、明膠、去離子水按1.5：2：2：15的重量比混合攪拌，得到凝膠前液；
35.(3)將凝膠前液加熱至55℃，並保溫；
36.(4)將步驟(1)的原料混合，加入聚乙烯醇研磨助劑進行研磨，得到11000目的漿料，烘乾後得到陶瓷粉料，將所述陶瓷粉料部分先送入滾製成型機中成型，得到種球，再在滾製成型機中的種球表面同時噴灑步驟(3)的凝膠前液和溫度為2℃的冷水，繼續持續加入陶瓷粉料滾製成球，得到研磨球坯；
37.(5)乾燥、送入窯爐燒結，再進行拋光處理，即得到李經緯4.8mm的氮化鋁球，烘乾溫度為220℃，燒結溫度為1500－1850℃，燒結時，先以2℃/min的速率升溫至1560℃保溫2.5h，再以1℃/min升溫至1850℃保溫1.2h。
38.實施例三
39.一種氮化鋁球滾製成型方法，包括以下製備步驟：
40.(1)原料的準備：按以下重量份稱取各原料：氮化鋁粉末100份、氧化鋯粉末50份、氧化釔1.5份、滑石粉8份、高嶺土6份、鋯英石尾礦15份、煤矸石5份；所述鋯英石尾礦為經過處理的鋯英石粉料，所述鋯英石粉料的粒徑為100μm，所述煤矸石為經過處理的煤矸石粉料，所述煤矸石粉料的粒徑為80μm，所述氧化鋯粉末中位徑粒度為0.8μm。所述氮化鋁粉末的純度為99.9％以上；
41.(2)凝膠前液的製備：卡拉膠、瓊脂、明膠、去離子水按2：3：3：20的重量比混合攪拌，得到凝膠前液；
42.(3)將凝膠前液加熱至58℃，並保溫；
43.(4)將步驟(1)的原料混合，加入聚乙烯醇研磨助劑進行研磨，得到12000目的漿料，烘乾後得到陶瓷粉料，將所述陶瓷粉料部分先送入滾製成型機中成型，得到種球，再在滾製成型機中的種球表面同時噴灑步驟(3)的凝膠前液和溫度為1－5℃的冷水，繼續持續加入陶瓷粉料滾製成球，得到研磨球坯；
44.(5)乾燥、送入窯爐燒結，再進行拋光處理，即得到粒徑為6.1mm的氮化鋁球，烘乾溫度為250℃，燒結溫度為1500－1850℃，燒結時，先以2.5℃/min升溫至1500℃保溫3h，再以1.2℃/min升溫至1850℃保溫1.5h。
45.對比例一
46.與實施例一相比，本對比例沒有步驟(2)(3)，步驟(4)種球在滾制時表面只噴灑1－5℃的冷水，其他技術方案與實施例一相同。
[0047][0048]
通過上述測試可以發現，採用本發明的技術方案製得的氮化鋁球密度更高、自磨損率更低，硬度更高。
[0049]
儘管結合優選實施方案具體展示和介紹了本發明，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發明的精神和範圍內，在形式上和細節上可以對本發明做出各種變化，均為本發明的保護範圍。