氧化鋯研磨球作為研磨介質的氧化鋯材料,其形狀可以是圓柱形型的,也可以是球形的,其中,而球形是當前研磨介質的主要應用形式。通常高品質的微晶氧化鋯磨介多采用氧化釔穩定氧化鋯(Y-TZP)超細粉體為原料成型后經過高溫燒結(1400-1600℃)致密化,然后通過自磨或添加超細研磨粉拋光處理。氧化鋯研磨介質根據使用要求不同其尺寸可以在0.05mm以上的各種尺寸。下文陶瓷介質球常見的幾種成型工藝做簡單概述。
1、壓制成型
這是陶瓷大尺寸研磨介質的常見成型方法。主要有干壓成形(粉料含水或助劑3%-7%)及等靜壓成型(粉料含水或助劑3%以下)。干壓成型具有操作方法方便簡潔、技術、資金投資少的特點,但由于壓力分布不均勻而造成素坯內部分布不一致,從而影響制品的綜合性能,為了提高素坯的密度,在實際生產中常采用不斷增大壓力的方法。但壓力也不是越大越好,當超過極限壓力時,壓力反而會使素坯密度下降,其原因是層裂引起的。而等靜壓成型的坯體強度大,密度高且均勻,可以制備高性能高品質的研磨介質球。因此工業上可以采取兩種方法結合制取高性能的陶瓷球。
工藝簡述:粉體及各類助劑混勻后噴霧造粒,然后將粉料加入金屬模具預制成球,隨后將脫模后的坯體進行冷等靜壓處理獲得球坯,使用這種工藝制備所得坯體致密度高,燒成陶瓷球密度高,品質好。一般用于生產直徑大于10mm的大尺寸高品質磨介球。
2、滾制成球
除了冷等靜壓成型工藝的成型工藝,滾制成球也是陶瓷球的一個重要成型方法,該法具有生產設備、原料、操作簡單,球形度好,易于燒結的特點。雖然成球強度不如冷等靜壓強,但制備成本較低,可根據要求生產0.1mm-60mm范圍內各種尺寸的球。
滾制成球有采用泥段滾制成球的,其工藝過程是:將粉體與水,粘接劑,增塑劑,潤滑劑等加入煉泥機混煉成泥經陳腐形成塑性泥料,放入擠泥機擠制成泥條,并切成長度與直徑相當的泥段,再放入滾球機中滾制成球坯,這種成型方法主要控制好擠泥機模頭口徑和切段長短就可以得到一致性較好的泥段,滾制的球坯圓度也容易控制,但由于球坯密度相對降低,需要提高燒結溫度才能獲得較為致密瓷體,導致晶粒異常長大,難以制取性能優異的耐磨的微晶氧化鋯。
也有采用粉體直接滾制法的的,其工藝過程是:使用簡單廉價的旋轉滾球機,先加入預制的球坯晶種,然后邊旋轉噴水霧邊添加陶瓷粉體,粉體不斷粘附于晶種表面逐漸長大,終得到所需尺寸的球坯。通過控制合適的滾制成型工藝參數,可獲得體積密度高、圓度好、大小均勻的球坯。
3、滴液成球
對于很小很小的氧化鋯研磨介質珠子(0.05mm到零點幾毫米的),可以采用滴定法成型陶瓷珠生坯,自制水熱合成的6nm高純超細氧化鋯為原材料,通過滴定法所生產的氧化鋯陶瓷微珠可低溫燒結且內部無氣孔,具有高致密性、高強度、高韌性、低磨耗等性能。使用
定制路線在1200℃燒結的氧化鋯球的平均晶粒大小約為150nm??蛇m用于電極材料、多層陶瓷電容器、油漆、涂料等高機能材料的分散與研磨。