一种包含锆氧化物的组合物制成的微球及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及复合氧化锆微球及其制备方法，该微球的组成是氧化钇作为氧化锆材料的稳定剂，包括氧化铝、氧化铈、氧化铜、氧化镁、氧化钙、二氧化硅之中的一种或多种第三组分的掺杂体系，其中氧化钇占氧化锆含量的0.1～8mol%，而氧化铝、氧化铈、氧化铜、氧化镁、氧化钙、纳米二氧化硅的掺杂总量为0～30wt%。该方法以沉淀物干凝胶成型，并一步烧成完成制备复合氧化锆陶瓷微球，具有生产工艺简单、成本较低、能适用于工业化。为氧化锆陶瓷微球的工业化节省了大量的能源。同时本发明制备的陶瓷球具有密度大、耐磨、稳定等特点。
【专利说明】一种包含锆氧化物的组合物制成的微球及其制备方法
[0001]本发明请求本 申请人:于2013年9月29日向中国国家知识产权局提交的申请号为CN201310451745.5，发明名称为“一种包含锆氧化物的组合物制成的微球及其制备方法”的中国发明专利申请的优先权，上述申请的全部内容以引用方式并入本文。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种复合氧化锆微球及其制备方法，涉及氧化锆复合陶瓷耐磨介质材料【技术领域】。
【背景技术】
[0003]与传统的球磨介质相比，氧化锆陶瓷球因具有硬度高、密度大、耐磨、耐腐蚀等优点，被广泛应用于建筑卫生陶瓷、工业陶瓷、电子陶瓷、高档耐火材料、特种水泥、非金属矿物以及涂料、油漆等行业原材料的粉磨和加工。[0004]作为研磨介质的氧化锆陶瓷球，其耐磨性能是考核氧化锆陶瓷球质量最重要的指标。目前市场上大多数氧化锆研磨介质密度不是很高，研磨时对物料的撞击力度不够，导致对物料的研磨效果不是很好，耐磨性、韧性较差研磨时自损较大。
[0005]因此提高氧化锆陶瓷球的致密度，使其对物料的撞击力度增加，提高研磨效率；同时增强氧化锆微球塑性，达到增强其韧性，能大大地降低氧化锆陶瓷球在研磨过程中的自损率。据有关文献报道在陶瓷中添加微量的氧化铜能提高陶瓷的塑性。
[0006]现有的成球技术通常是将氧化锆粉湿法球磨后，喷雾干燥再采用等静压的方式压实，再破碎，压制成型或滚动成型的。
[0007]贾光耀、张伟儒等《低成本氧化锆研磨球的研制》公开了一种研磨介质的制法，采用湿法球磨，再喷雾造粒制备超细粉，然后在0.1~0.16GPa的压力采用等静压成型，最后经高温煅烧制备氧化锆研磨球。
[0008]张和军公开了《一种微晶耐磨氧化锆球的制法》采用湿法球磨，再喷雾造粒制备超细粉，然后采用滚动成型方法，制备0.1~50 mm微晶陶瓷球。
[0009]CN86107671A公开了以后总用作反射路标透镜体的固态透明非玻化的氧化锆和氧化锆-氧化硅陶瓷微球体。该微球体至少含有一种选自氧化铝、氧化镁、氧化钇和它们的混合物中的金属氧化物添加剂。这种微球体是通过使液体介质(如热花生油)中的溶液萃取胶凝的溶胶一胶凝法制备的。
[0010]JP特开2001-294483A公开了一种含氧化锆的陶瓷球，优选的，氧化锆陶瓷球含1.1-411101%|丐(氧化|丐),钇(氧化钇),铺(氧化铺)，以及镁(氧化镁)。含氧化错陶瓷包含组合陶瓷材料，包括氧化铝和/或电导性无机化合物，包含钛、锆、铌和钨等。
[0011]现有的成球技术通常是将氧化锆粉和其他组分机械混合湿法球磨制得球粉，这种做法导致材料组分分布不均，制得的氧化锆球强度不高，韧性不强，而且氧化锆粉受市场制约较大。
【发明内容】
[0012]本发明所要解决的技术问题是提供一种复合氧化锆微球及其制备方法，该球粉胶粒原始粒径小、粒度分布集中以及分散性好、团聚少、烧结活性高的特点；可适合流延成型，滚动或压制成型等工艺。本发明提供陶瓷球具有密度大、耐磨、稳定等特点。该方法具有生产工艺简单、成本较低、能适用于工业化。
[0013]实现上述目的所采取的技术方案: 一种复合氧化锆微球，组成特点可以是以氧化钇作为稳定剂稳定四方相氧化锆材料，包括氧化招(含量O~20wt%)、氧化铺(含量O~5wt%)、氧化铜(含量O~lwt%)、氧化镁(含量O~lwt%)、氧化钙(含量O~5wt%)、二氧化硅(含量O~20wt%)之中的一种或多种第三组分组成的掺杂体系，其中氧化钇的含量占氧化锆含量的0.1~8mol%，氧化铝、氧化铈、氧化铜、氧化镁、氧化钙、纳米二氧化硅的掺杂总量为O~30wt%。优选所加第三组分为氧化铜，其含量为O~lwt%，优选含量为0.2~0.8wt%，优选含量为0.2~0.53wt%。
[0014]一种复合氧化锆微球的制备方法，步骤包括共沉淀-球磨、陈化、洗涤、干燥、粉体表面改性处理，然后采用滚动或压制成型，再经烘干、成烧、抛光制得粒径为0.1~60_耐磨氧化锆陶瓷球。
[0015]测定方法:
(1)分别采用EBT、XRD法对实施案例所制备的干凝胶粒径测定，根据Scherer公式D=
【权利要求】
1.一种包含锆氧化物的组合物制成的微球，其特征组成在于，以氧化钇作为稳定剂稳定四方相氧化锆材料，包括氧化铝(含量O~20wt%)、氧化铈(含量O~5wt%)、氧化铜(含量O~lwt%)、氧化镁(含量O~lwt%)、氧化韩(含量O~5wt%)、二氧化娃(含量O~20wt%)之中的一种或多种第三组分组成的掺杂体系，其中氧化钇的含量占氧化锆含量的0.1~8mol%,而氧化招、氧化铺、氧化铜、氧化镁、氧化|丐、纳米二氧化娃的掺杂总量为O~30wt%。
2.根据权利I所述一种 包含锆氧化物的组合物制成的微球，其特征在于，所加第三组分为氧化铜，其含量为O~lwt%，优选含量为0.2^0.8wt%，优选含量为0.2^0.53wt%。
3.一种包含锆氧化物的组合物制成的微球的制备方法，包括如下步骤: (1)以ZrOCl2.8H20、Y2O3为原料配成混合水溶液，同时加入第三组分和分散剂； (2)在步骤(1)中的混合溶液中加入固相沉淀剂，调节pH值，同时高速球磨搅拌得到超细、分散均匀的沉淀物； (3)将(2)所得的均匀沉淀物陈化； (4)将沉淀后的凝胶洗涤，过虑，喷雾干燥或烘箱干燥制得凝胶干粉； (5)将步骤(4)制得凝胶粉滚动或压制成型，制成球种，干燥； (6)球种放到滚动成型机中，继续滚动成型,达到所需尺寸,干燥； (7)成烧； (8)抛光制得粒径为0.1~60mm耐磨氧化锆复合陶瓷球。
4.根据权利要求3所述一种包含锆氧化物的组合物制成的微球的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所加第三组分包括氧化招(含量O~20wt%)、氧化铺(含量O~5wt%)、氧化铜(含量O~lwt%)、氧化镁(含量O~lwt%)、氧化钙(含量O~5wt%)、二氧化硅(含量O~20wt%)之中的一种或多种组分。
5.根据权利要求3所述一种包含锆氧化物的组合物制成的微球的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所加第三组分氧化铜的含量为O~lwt%，优选含量为0.2^0.53wt%。
6.根据权利要求3所述一种包含锆氧化物的组合物制成的微球的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所加第三组的掺杂总量一般不超过材料总量的30wt%。
7.根据权利要求3所述一种包含锆氧化物的组合物制成的微球的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，母盐溶液中所加的有机分散剂，包括聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸、甲基纤维素的一种或几种。
8.根据权利要求3所述一种包含锆氧化物的组合物制成的微球的制备方法，其特征在于，在步骤(2 )中，所加沉淀剂包括碳酸氢铵、碳酸铵、尿素、氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种或几种粉末混合。
9.根据权利要求3所述一种包含锆氧化物的组合物制成的微球的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，沉淀剂是以固相方式加入到母盐溶液中。
10.根据权利要求3所述一种包含锆氧化物的组合物制成的微球的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，沉淀剂优选碳酸氢铵、碳酸铵、尿素、中的一种或几种粉末混合。
【文档编号】C04B35/622GK103724012SQ201310741487
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】罗忠义, 王恩远 申请人:雅安远创陶瓷有限责任公司