本发明属于无机非金属材料领域，具体涉及一种氮化硅球用母核及其生产工艺。
背景技术：
：氮化硅球在粉体加工中有非常重要的应用。小尺寸的氮化硅球在氮化硅纳米研磨过程中不可缺少。氮化硅小球大部分使用滚球法生产。而母核在滚球法中有非常重要的作用，使用母核可以提高球的强度、密度及耐磨性，避免球体空心，而且采用母核成球可以缩短生产周期，减少使用过程中的破损。传统母核基本没有配方，经过原料-配料-烧成-破碎-研磨-烘干，得到氮化硅粉，然后在氮化硅粉中加入氧化钇、氧化铝、氧化镁等，再经过配料-造粒-成型-破碎-筛选-成核，共12道工序，最终形成母核。本工艺耗时很长，而且氮化硅烧结后，非常坚硬，破碎的过程浪费大量的人力物力，料也容易被污染，在成型时，必须造粒，否则不能成型或成型后分层，硬度非常低。而造粒要使用喷雾干燥塔，设备占地面积大，耗能高，粉尘问题也较难治理，一系列问题，造成氮化硅球成本高，也制约了氮化硅球的应用推广。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种氮化硅球用母核，纯度高、硬度高，采用其生产的氮化硅球致密度高，研磨效率高，耐磨性也有所提升；本发明还提供其生产工艺，科学合理、简单易行。本发明所述的氮化硅球用母核，由以下重量份数的原料制成：其中：所述的硅粉，粒度为200-400目，si含量大于99％，氧化铁含量小于0.4％。所述的气相纳米二氧化硅为亲水性气相二氧化硅，粒度为20-40nm，sio2含量大于99.8％。所述的石墨，粒度为200-500目，c含量大于99％，水分小于1％。所述的α-氮化硅粉，粒度d90为0.5-3um，α相含量大于90％，氧化铁含量小于0.8％。所述的氧化钇为3n高纯氧化钇。所述的氧化镁，粒度为30-100nm，含量大于99.9％。所述的活性α氧化铝粉，粒度d99小于1um，含量大于99％。以上所述含量，除特殊注明外，均为质量含量。本发明所述的氮化硅球用母核的生产工艺，步骤如下：(1)将部分硅粉和部分α-氮化硅粉加入混料机中；(2)依次加入气相纳米二氧化硅、石墨、氧化钇、氧化镁和活性α氧化铝粉，混合均匀；(3)加入剩余的硅粉和剩余的α-氮化硅粉，混合均匀，装窑，打孔，烧成，破碎，筛选，得氮化硅球用母核。步骤(1)中，所述的部分硅粉占硅粉总质量的50-70％，所述的部分α-氮化硅粉占α-氮化硅粉总质量的20-40％。步骤(3)中，所述的打孔，孔的直径为3-5cm，孔与孔之间的间隔为10-20cm。步骤(3)中，所述的烧成温度为1340-1370℃，烧成时间为24-72h。本发明的关键是控制氮化硅粉在氮化过程中的结合力，改变了以往氮化硅烧结后异常坚硬的状态，使硬度可调，节省了造粒、成型的工艺环节，减少大型喷雾造粒设备的使用，提高了氮化硅球研磨介质的性价比。在配方中引入部分调节硬度用的气相纳米二氧化硅，同时加入部分石墨，以促进sio2更多的转化成si，参加氮化反应，为了控制反应速度，添加部分α-氮化硅，这样烧成的物料硬度适中，又不会出现反应过热流硅现象，而且，最终烧成的料中α-氮化硅相含量也提高。配料中采用复合添加剂，活性α氧化铝粉、氧化镁、氧化钇，三者协同作用，使稀土材料氧化钇的添加量减少1.5％，同时不影响烧成效果。在烧成前，在粉料中间打孔，制造氮气在物料中的流通通道，不但促进了反应，物料硬度得到改善，但是打孔太少，效果不明显，太多，耗费人工，且产量减少，经过反复实验，在料粉中制成间隔10-20cm，直径3-5cm的孔，烧成效果最好。为了防止坍塌，适量喷洒酒精定型，这样烧成时，孔洞不易坍塌，烧成时反应快，烧成时间缩短。每个孔喷洒0.5-1g酒精。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1、本发明利用氮化硅粉烧成过程中氮化变硬的特点，通过研发配方，克服了氮化硅粉烧结后异常坚硬的难题，将原料制备和母核制备工艺合二为一，无需二次配料，节省了喷雾造粒费用，也不需要机压成型，在后期调整烧成工艺，所制作的母核完全符合生产需求，而且氮化硅球性能也有提高。2、本发明从母核配方入手，通过调整配方中各原料的比例，控制母核原料的成分和硬度，最终生产流程简化为：原料-配料-烧成-破碎-筛选-成核，减少6道工序，而且母核纯度、硬度提高，使用此母核生产的氮化硅球致密度更高，研磨效率提高，耐磨性也有所提升。在原料烧成方面，烧成温度比原来降低30℃，烧成时间缩短10％左右，整体生产周期缩短1/3，综合成本降低30％以上。3、本发明所述的生产工艺，科学合理、简单易行。具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限定本发明。实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。实施例1所述的氮化硅球用母核，由以下重量份数的原料制成：其生产工艺如下：(1)将部分硅粉和部分α-氮化硅粉加入混料机中；(2)依次加入气相纳米二氧化硅、石墨、氧化钇、氧化镁和活性α氧化铝粉，混合均匀；(3)加入剩余的硅粉和剩余的α-氮化硅粉，混合均匀，装窑，打孔，烧成，破碎，筛选，得氮化硅球用母核。步骤(1)中，所述的部分硅粉占硅粉总质量的50％，所述的部分α-氮化硅粉占α-氮化硅粉总质量的40％。步骤(3)中，打孔间隔为10cm，直径为3cm，每个孔喷洒0.5g酒精；烧成温度为1360℃，烧成时间为64h。实施例2所述的氮化硅球用母核，由以下重量份数的原料制成：其生产工艺如下：(1)将部分硅粉和部分α-氮化硅粉加入混料机中；(2)依次加入气相纳米二氧化硅、石墨、氧化钇、氧化镁和活性α氧化铝粉，混合均匀；(3)加入剩余的硅粉和剩余的α-氮化硅粉，混合均匀，装窑，打孔，烧成，破碎，筛选，得氮化硅球用母核。步骤(1)中，所述的部分硅粉占硅粉总质量的60％，所述的部分α-氮化硅粉占α-氮化硅粉总质量的30％。步骤(3)中，打孔间隔为15cm，直径为3cm，每个孔喷洒0.8g酒精；烧成温度为1350℃，烧成时间为64h。实施例3所述的氮化硅球用母核，由以下重量份数的原料制成：其生产工艺如下：(1)将部分硅粉和部分α-氮化硅粉加入混料机中；(2)依次加入气相纳米二氧化硅、石墨、氧化钇、氧化镁和活性α氧化铝粉，混合均匀；(3)加入剩余的硅粉和剩余的α-氮化硅粉，混合均匀，装窑，打孔，烧成，破碎，筛选，得氮化硅球用母核。步骤(1)中，所述的部分硅粉占硅粉总质量的70％，所述的部分α-氮化硅粉占α-氮化硅粉总质量的20％。步骤(3)中，打孔间隔为20cm，直径为5cm，每个孔喷洒1.0g酒精；烧成温度为1345℃，烧成时间为64h。对比例1采用传统配方和工艺进行生产：配方如下：生产工艺如下：首先将硅粉放在氮化炉内烧结成氮化硅，烧成温度1400℃，然后用鄂破机粗碎(物料非常坚硬，效率低)，粗碎后的颗粒，进一步细碎，然后加入酒精，放在砂磨机中研磨，研磨24h，直到达到um级，加入氧化镁、氧化铝和氧化钇，混合4小时，混合均匀后，用喷雾干燥塔造粒，造粒后陈腐24h，然后制成400*400*15mm的板，烘干，破碎，筛选，最终得到母核。将实施例1-3与对比例1制备的氮化硅球用母核分别做成3mm氮化硅球进行对比，对比结果见表1。表1对比结果指标温度(℃)时间α相含量球生产周期压碎强度磨耗(ppm)实施例1136064h854天600mpa24ppm实施例2135064h884天630mpa20ppm实施例3134564h904天650mpa15ppm对比例1140072h807天560mpa30ppm表格中检测方法：压碎强度检测标准为gb/t5072-2008；α相含量检测方法为x射线衍射法；磨耗检测方法：氮化硅球清洗4h，烘干，3kg氮化硅球，1.29kg水，装入5l聚氨酯罐内，放在罐磨机上，控制罐磨机转速为100r/min，研磨24h，测量重量损失，单位ppm。当前第1页12