一種無指甲紋缺陷的氧化鋁瓷球制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種的氧化鋁瓷球制備方法，特別涉及大尺寸干壓成型的氧化鋁瓷球 無指甲紋缺陷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氧化鋁瓷球廣泛用做物料的研磨介質(zhì)。目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的氧化鋁瓷球主要是以 α氧化鋁粉為主要原料，通過配料、球磨、成型和高溫?zé)傻榷嗟拦ば蛑谱鞫伞?br>[0003] JCT848. 1-2010標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氧化鋁瓷球的外觀質(zhì)量、理化性能提出了技術(shù)要求，對(duì)氧化 鋁瓷球會(huì)出現(xiàn)的各種各樣的缺陷進(jìn)行了分類，但并未涉及指甲紋缺陷。指甲紋缺陷是指分 布在瓷球表面或內(nèi)部的呈間斷的、彎曲狀的裂紋（見附圖2-3)。指甲紋在半成品中無法檢 測(cè)，只能在瓷球預(yù)磨后才被發(fā)現(xiàn)，隨著氧化鋁瓷球使用時(shí)間的延長(zhǎng)將變深、變寬。指甲紋缺 陷如果無法徹底改善或消除，氧化鋁瓷球作為研磨介質(zhì)使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)掉渣、磨耗大和球石 異形等問題，影響被研磨物質(zhì)的質(zhì)量。
[0004] 指甲紋缺陷普遍存在于國(guó)內(nèi)外的氧化鋁瓷球中，且呈現(xiàn)產(chǎn)品尺寸越大，指甲紋越 多的情況。此外，在半等靜壓或等靜壓成型的氧化鋁瓷球的大尺寸產(chǎn)品中很難徹底消除，滾 制成型的氧化鋁瓷球中較少見。
[0005] 目前市場(chǎng)上對(duì)直徑35mm以上的氧化鋁瓷球需求越來越多，而滾制成型在技術(shù)上 無法滿足大尺寸（特別是直徑50mm以上）氧化鋁瓷球的生產(chǎn)要求，因而只能采用干壓成 型。實(shí)踐證明，采用粗放式的傳統(tǒng)制備生產(chǎn)工藝，無法改善或消除干壓成型的大尺寸氧化鋁 瓷球中的指甲紋缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明在氧化鋁瓷球指甲紋缺陷方面進(jìn)行了大量的技術(shù)研宄工作，通過技術(shù)攻關(guān) 突破了干壓成型大尺寸氧化鋁瓷球產(chǎn)品出現(xiàn)指甲紋缺陷的技術(shù)難題，提供了一種解決氧化 鋁瓷球指甲紋缺陷的方法并生產(chǎn)出無指甲紋缺陷的大尺寸（特別是70mm以上）的氧化鋁 瓷球。該方法提出幾個(gè)方面創(chuàng)造性的改進(jìn)方案，多途徑、多方面綜合改進(jìn)氧化鋁瓷球生產(chǎn)工 藝，達(dá)到了改善或消除氧化鋁瓷球指甲紋缺陷的目的。
[0007] 本發(fā)明提供了一種無指甲紋缺陷的氧化鋁瓷球制備方法，具體實(shí)施方案如下：
[0008] (1)原料及重量份
[0009] 主料：α -氧化錯(cuò)粉80~100份，尚嶺土 5-10份，焦寶石2-3份；
[0010] 復(fù)合燒結(jié)助劑：重鈣〇. 5-5份，滑石0. 5-5份，白云石0. 5-5份；
[0011] (2)將α -氧化鋁粉送入連續(xù)球磨機(jī)中干磨后，采用風(fēng)選機(jī)進(jìn)行分級(jí)，選取粒徑尺 寸為D90 = 3-6微米的α -氧化鋁粉在隧道窯中以30-40°C /分的速度升溫到1300-1350°C 重?zé)?，保溫l_4h ;
[0012] (3)將高嶺土、焦寶石和復(fù)合燒結(jié)助劑按配方重量稱重，放入球磨機(jī)中濕法球磨； 過180目篩，放入中轉(zhuǎn)漿池，用柱塞泵將泥漿泵入離心式噴霧干燥塔進(jìn)行制粉造粒得到水 分含量為0. 3-0. 8 %的輔料造粒粉；
[0013] (4)將步驟（3)得到的輔料造粒粉在隧道窯中以20-30°C /分的速度勻速升溫到 500-1KKTC進(jìn)行煅燒，保溫l_4h，得到煅燒輔料；
[0014] (5)將步驟（4)得到的煅燒輔料和⑵中的重?zé)?-氧化鋁粉按配方稱重，放入球 磨機(jī)中濕法球磨，過180目篩；除鐵后放入中轉(zhuǎn)漿池，用柱塞泵將泥漿泵入壓力式噴霧干燥 塔進(jìn)行制粉干燥得到氧化鋁造粒粉；
[0015] (6)將步驟（5)獲得的氧化鋁造粒粉過300目篩進(jìn)行分離獲得兩種不同粗細(xì)程度 的造粒粉，其中300目篩以上的編號(hào)為A造粒粉，300目篩以下的編號(hào)為B造粒粉；將B造粒 粉放入雙錐混料器中混入0. 5-3%。添加劑（按質(zhì)量比計(jì)，硬脂酸鎂：硬脂酸鋅=I :0-0.5) 以增加其流動(dòng)性，獲得編號(hào)C造粒粉;A造粒粉直接收集待用；
[0016] (7)將步驟（6)獲得的A造粒粉和C造粒粉按以下標(biāo)準(zhǔn)在雙錐混料器中短暫 混合進(jìn)行壓制成型；壓制半成品直徑大于70mm產(chǎn)品，只采用A造粒粉；壓制半成品直徑 50-70mm產(chǎn)品，按質(zhì)量比A:C = 1:0-0. 3 ;壓制半成品直徑小于50mm產(chǎn)品，按質(zhì)量比A:C = 1:0. 3_0. 6 〇
[0017] (8)將步驟（7)所得到半成品（半成品直徑>70mm)在高溫隧道窯中以8~25°C/ min的加熱速度自室溫升溫至1300°C保溫和1500~1530°C燒成，分別保溫4-12h，再以 15~30°C /min的冷卻速度降溫；或半成品（半成品直徑彡70mm)在高溫隧道窯中以10~ 30°C /min的加熱速度自室溫升溫至1300°C保溫和1450~1500°C燒成，分別保溫4-12h，再 以20~100°C /min的冷卻速度降溫，將得到一種沒有指甲紋缺陷的氧化鋁瓷球。
[0018] 優(yōu)選的，所述步驟（2)干磨的球磨工藝參數(shù)為：料球比為1:2. 8,球磨時(shí)間為4-8h， 采用氧化鋁球石為研磨介質(zhì)。
[0019] 優(yōu)選的，所述步驟（3)濕磨的球磨工藝參數(shù)為：球磨轉(zhuǎn)速l〇-15r/min，球磨時(shí)間為 15-20小時(shí)，漿料水分控制在40-45%，漿料細(xì)度D90小于20 μ m，料球比1:2-3,采用氧化鋁 球石為研磨介質(zhì)。
[0020] 優(yōu)選的，所述步驟（3)的離心式噴霧干燥塔工藝參數(shù)為：控制離心式噴霧干燥塔 上口溫度為500-600°C，下口溫度為90-120°C，輔料造粒粉水分0. 3-0. 8%，顆粒級(jí)配無要 求。
[0021] 優(yōu)選的，所述步驟（5)的濕法球磨的球磨參數(shù)為：球磨轉(zhuǎn)速l〇-15r/min，球磨時(shí)間 15-80小時(shí)，漿料水分控制在35-45%，漿料細(xì)度D90小于6 μ m，料：球=1:2-3,采用氧化鋁 球石為研磨介質(zhì)；
[0022] 優(yōu)選的，所述步驟（5)的離心式噴霧干燥塔工藝參數(shù)為：控制壓力式噴霧干燥塔 上口溫度為450-480 °C，下口溫度為90-110 °C，噴片孔徑為0. 5-2. 0mm，旋片厚度為2-15mm。
[0023] 本發(fā)明通過研宄發(fā)現(xiàn)：指甲紋的出現(xiàn)與氧化鋁研磨球生產(chǎn)的整個(gè)技術(shù)工藝系統(tǒng)有 關(guān)。導(dǎo)致指甲紋缺陷出現(xiàn)的主要原因有：1)作為主要原料的氧化鋁粉中含有大量的γ相氧 化鋁以及配方輔料在瓷球燒制過程中產(chǎn)生相變、燒失而引起局部不均勻收縮；2)生成氧化 鋁瓷球所用的造粒粉如流動(dòng)性不好或存在大量空心顆粒，導(dǎo)致在壓制的半成品中出現(xiàn)封閉 的氣孔，這些氣孔在瓷球燒結(jié)過程中會(huì)隨著晶界傳遞，最終會(huì)形成聯(lián)通的閉氣孔，該閉氣孔 處在球磨過程中由于強(qiáng)度低于周邊環(huán)境，而產(chǎn)生彎曲的指甲紋；3)為提高干壓成型的半成 品率和半成品強(qiáng)度，常會(huì)在配方中加入大量粘結(jié)劑，而粘結(jié)劑會(huì)在產(chǎn)品燒結(jié)過程中產(chǎn)生大 量灰分和高壓氣體，在內(nèi)部無法順暢排出，將會(huì)產(chǎn)生指甲紋；4)半成品不夠致密，導(dǎo)致燒制 產(chǎn)品內(nèi)部出現(xiàn)指甲紋；5)燒成的溫度、保溫時(shí)間、升溫曲線直接決定指甲紋的多少。高鋁瓷 球在燒成過程中存在揮發(fā)游離水和結(jié)晶水、收縮、相變、重結(jié)晶等復(fù)雜過程，在1000-1350°C 溫度范圍內(nèi)產(chǎn)品發(fā)生急劇燒成收縮，是指甲紋大量出現(xiàn)的關(guān)鍵溫度點(diǎn)。根據(jù)上述問題，本發(fā) 明進(jìn)行改進(jìn)，多途徑、多方面綜合改進(jìn)氧化鋁瓷球生產(chǎn)工藝（具體改進(jìn)如下），達(dá)到改善或 消除氧化鋁瓷球指甲紋缺陷的目的。
[0024] 本發(fā)明步驟（2)的α -氧化鋁粉是市場(chǎng)上銷售的氧化鋁粉，對(duì)其干磨是為了破壞 α -氧化鋁粉的團(tuán)聚結(jié)構(gòu)，以暴露其內(nèi)部未轉(zhuǎn)化的Y-氧化鋁粉；采取風(fēng)選是為了收集粒度 集中的氧化鋁粉晶粒，去除較粗或較細(xì)的氧化鋁晶粒；將市售氧化鋁粉進(jìn)行重?zé)哪康氖?使未轉(zhuǎn)化的γ-氧化鋁粉進(jìn)行充分轉(zhuǎn)化。通過這三種措施保證獲得氧化鋁粉中α相含量 達(dá)98 %以上、晶型轉(zhuǎn)化較完全和粒徑分布窄的氧化鋁粉，避免γ -氧化鋁粉在燒成時(shí)發(fā)生 晶型轉(zhuǎn)化收縮和氧化鋁粉粒徑分布寬導(dǎo)致的產(chǎn)品燒成過程中晶粒間收縮不一致而產(chǎn)生的 指甲紋缺陷。
[0025] 本發(fā)明步驟（3)是輔料的前期處理過程。球磨是為了破壞各原料晶型架構(gòu)并充分 混合各原料組分；采用離心式干燥塔噴粉制得的造粒粉顆粒較壓力式干燥塔所制粉粒細(xì)， 方便后續(xù)輔料造粒粉的煅燒和球磨。
[0026] 本發(fā)明步驟（4)在沒加 α -氧化鋁粉主要原料的前提下先進(jìn)行輔料造粒粉的煅 燒，使之失去結(jié)合水、發(fā)生分解和晶型轉(zhuǎn)化，避免因這些過程在產(chǎn)品燒制過程中完成而產(chǎn)生 急劇收縮、膨脹等因素，可大大減少產(chǎn)品指甲紋缺陷的產(chǎn)生。
[0027] 本發(fā)明步驟（5)有以下創(chuàng)新點(diǎn)：a，煅燒后的輔