CN104261821A - 一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，包括步骤：1）将收集的氧化锆回收粉进行球磨，除铁；2）将球磨、除铁后的回收粉与钇稳定氧化锆进行充分的球磨混合；3）将上步得到的混合物料与纳米氧化铝粉混合，进行充分砂磨；4）添加粘结剂，造粒；5）将造粒后的颗粒置于模具中压制成型，得到坯体，对坯体进行初步加工；6）将初步加工后的坯体进行烧结，然后自然冷却至室温。本发明将回收氧化锆粉作为原料之一，配合其他成分，经过本发明的工艺，生产出来的产品具有非常好的耐磨性能和硬度。

Description

一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺

技术领域

本发明涉及一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺。

背景技术

以钇稳定氧化锆粉生产的陶瓷制品本身有许多优越的特性，如硬度高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等。但由于材料本身原始颗粒大小、生产工艺、使用工况等原因（尤其是生产工艺），陶瓷制品在使用过程中容易产生不致密，不耐磨，使用寿命不长等缺陷。

而耐磨氧化锆陶瓷材料，具有广泛的用途，例如作为研磨介质；作为现代高速拉线机的配件：拉线轮；或者作为陶瓷挤头等等。关于耐磨氧化锆陶瓷材料，大量的学者和工程师进行了深入的研究。

专利CN 101913861 A公开了一种微晶耐磨氧化锆球的制法，其采用湿法球磨、喷雾造粒先制备超细粉体原料，然后采用滚动成型，最后经过烘干、烧成、抛光制得粒径为0.5-50mm 的微晶耐磨陶瓷球；该发明制备的陶瓷球密度大、耐磨、性质稳定。

“蒋覃，萨建宁，严泉才，氧化锆增韧氧化铝耐磨瓷球的研制，现代技术陶瓷，1998第3期，p7-12”一煅烧种分法所得氢氧化铝超细粉制取的特种α-氧化铝超细粉为主要原料，试验研究了ZTA耐磨瓷球的生产工艺及特性。考量了烧成温度、Y-PSZ添加量、二氧化锰和二氧化钛等因素对瓷球性能（如烧结密度、耐磨度）等的影响。

专利CN 102030552 A公开了一种高铝均质料 - 氧化铬 - 氧化锆系高耐磨浇注料，原料由高铝均质料、氧化铝微粉、二氧化硅微粉、纯铝酸钙水泥、氧化铬、氧化锆以及聚羧酸分散剂等组成，其中均质料为：Al₂O₃含量为 70～90％，体积密度为2.9～3.5g·cm^-3。其采用低吸水率、低气孔率以及高均匀性的人工合成均质料替代传统高吸水率、高气孔率以及均匀性差的烧结矾土熟料的天然原料或者刚玉和莫来石的复合体系，生产出了均质料 - 氧化铬 - 氧化锆系高耐磨浇注料。该浇注料可广泛应用于高炉、热风炉、循环流化床、垃圾焚烧炉、催化裂化装置等热工设备的易磨损、渗透及侵蚀部位。

然而，作为特定的产品：陶瓷挤头，由于其应用的工况环境，对耐磨性能的要求往往高于研磨介质或浇注料，而目前的技术状况则是，由于所用的材料不具备较好的耐磨性，导致其寿命短，成为一种易耗品，从而大幅度增加生产成本。

除此之外，近些年来，一方面，由于氧化锆初级原材料锆英砂的国外供求产生较大波动，从而引发比较大的价格波动幅度；而另一方面，由于生产过程产生的氧化锆回收粉不容易回收，造成浪费且污染环境，因此很多厂家只能不计成本重新生产处理后降级使用。本发明主要是通过对生产使用过程中产生的一次氧化锆粉，经过回收，将其作为一种原材料，制备一种超耐磨、具有较高使用寿命的氧化锆陶瓷挤头，且成本很低，也不会造成环境二次污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺。

本发明所采取的技术方案是：

一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，包括步骤：

1）将收集的氧化锆回收粉进行球磨，除铁；

2）将球磨、除铁后的回收粉与钇稳定氧化锆进行充分的球磨混合；

3）将上步得到的混合物料与纳米氧化铝粉混合，进行充分砂磨混合；

4）添加粘结剂，造粒；

5）将造粒后的颗粒置于模具中压制成型，得到坯体，对坯体进行初步加工；

6）将初步加工后的坯体进行烧结，然后自然冷却至室温。

所述的钇稳定氧化锆为钇稳定氧化锆煅烧颗粒、钇稳定氧化锆粉中的至少一种。

所述的纳米氧化铝粉的纯度≥99.9%。

步骤2）中的钇稳定氧化锆、步骤2）中的回收粉、步骤3）中的纳米氧化铝的质量比为1:(1-5):（0.05-5）。

粘结剂为质量浓度为0.5-10%的聚乙烯醇溶液，粘结剂的添加量为砂磨后得到的混合物质量的2-4%。

造粒后得到的颗粒的粒径为30μm-60μm。

所述的模具为钢模、橡胶模中的一种。

烧结条件为：烧结温度为1400℃-1500℃，升温速率为0.6℃/min-1℃/min，保温时间为2h-4h。

一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，还包括步骤：将烧结后自然冷却至室温的坯体进行后续加工得到陶瓷挤头。

本发明的有益效果是：

本发明将回收氧化锆粉作为原料之一，配合其他成分，经过本发明的工艺，生产出来的产品具有非常好的耐磨性能和硬度。

由于本发明的产品的耐磨性显著提高，其使用范围更广，除了结构陶瓷正常使用范围外，特别是在汽车零配件加工行业和五金机械行业领域应用更广。

具体实施方式

一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，步骤如下：

1）将收集的氧化锆回收粉进行球磨，除铁；

2）将球磨、除铁后的回收粉与钇稳定氧化锆进行充分的球磨混合；

3）将上步得到的混合物料与纳米氧化铝粉混合，进行充分砂磨；

4）添加粘结剂，造粒；

5）室温下，将造粒后的颗粒置于模具中压制成型，得到坯体，对坯体进行初步加工；

6）将初步加工后的坯体进行烧结，然后自然冷却至室温；

7）对冷却至室温后的产品进行后续加工，获得陶瓷挤出头。

本发明工艺中涉及的“初步加工”、“后续加工”均为机械加工，为业内公知手段。

所述的钇稳定氧化锆为钇稳定氧化锆煅烧颗粒、钇稳定氧化锆粉中的至少一种。

优选的，所述的钇稳定氧化锆为钇稳定氧化锆煅烧颗粒，进一步优选的，为3mol钇稳定氧化锆煅烧颗粒，所述的3mol钇稳定氧化锆煅烧颗粒的粒径为1μm-3μm；其为现有技术产品，除了商业渠道获得外，也可按照现有技术中的方法即可制备得到，例如文献“王洪升，王贵，张景德等，钇稳定氧化锆纳米粉体制备技术研究进展，硅酸盐通报，2006，25（6）：117-121”中的图1中所示的方法，为制得煅烧颗粒，只需到图1中的煅烧一步即可，不用经过研磨。

所述的钇稳定氧化锆粉也为现有技术产品，可通过商业渠道获得。

所述的纳米氧化铝粉的纯度≥99.9%。

步骤2）中的钇稳定氧化锆、步骤2）中的回收粉、步骤3）中的纳米氧化铝的质量比为1:(1-5):（0.05-5）。

粘结剂为质量浓度为0.5-10%的聚乙烯醇溶液，粘结剂的添加量为砂磨后得到的混合物质量的2-4%。

造粒后得到的颗粒的粒径为30μm-60μm。

所述的模具为钢模、橡胶模中的一种。

烧结条件为：烧结温度为1400℃-1500℃，升温速率为0.6℃/min-1℃/min，保温时间为2h-4h。

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明（实施例中涉及的原料的特性如以上具体实施方式部分所描述的那样）：

实施例1：

一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，包括步骤：

称取3mol钇稳定氧化锆煅烧颗粒15kg，回收氧化锆粉15kg进行球磨混合6小时，得到的物料中再加入纳米氧化铝粉1.02kg进行砂磨3小时，添加粘结剂（粘结剂为质量浓度为0.5%的聚乙烯醇溶液，添加量占砂磨后得到的物料质量的2%）进行造粒，以获得粒径30μm-60μm 的颗粒；室温下，将得到的颗粒放入模具中压制成型，对坯体进行初步加工后，进行烧结，烧结条件为：升温速率为0.6℃/min，烧结温度为1450℃，保温时间为4h，烧结后，自然冷却到室温，再进行后续的加工得到陶瓷挤头。

经过测试：制品的密度：5.99g/cm³,硬度：HRA88，使用寿命：800次。

实施例2：

一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，包括步骤：

称取3mol钇稳定氧化锆煅烧颗粒15kg，回收氧化锆粉30kg进行球磨混合6小时，得到的物料中再加入纳米氧化铝粉1.02kg进行砂磨3小时，添加粘结剂（粘结剂为质量浓度为0.5%的聚乙烯醇溶液，添加量占砂磨后得到的物料质量的2%）进行造粒，以获得粒径30μm-60μm 的颗粒；室温下，将得到的颗粒放入模具中压制成型，对坯体进行初步加工后，进行烧结，烧结条件为：升温速率为0.6℃/min，烧结温度为1450℃，保温时间为4h，烧结后，自然冷却到室温，再进行后续的加工得到陶瓷挤头。

经过测试：制品的密度：6.0g/cm³,硬度：HRA88，使用寿命：1250次。

实施例3：

一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，包括步骤：

称取3mol钇稳定氧化锆煅烧颗粒15kg，回收氧化锆粉70kg进行球磨混合6小时，得到的物料中再加入纳米氧化铝粉1.02kg进行砂磨3小时，添加粘结剂（粘结剂为质量浓度为0.5%的聚乙烯醇溶液，添加量占砂磨后得到的物料质量的2%）进行造粒，以获得粒径30μm-60μm 的颗粒；室温下，将得到的颗粒放入模具中压制成型，对坯体进行初步加工后，进行烧结，烧结条件为：升温速率为0.6℃/min，烧结温度为1450℃，保温时间为4h，烧结后，自然冷却到室温，再进行后续的加工得到陶瓷挤头。

经过测试：制品的密度：6.01g/cm³,硬度：HRA88，使用寿命：1400次。

实施例4：

一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，包括步骤：

称取3mol钇稳定氧化锆煅烧颗粒15kg，回收氧化锆粉45kg进行球磨混合6小时，得到的物料中再加入纳米氧化铝粉1.02kg进行砂磨3小时，添加粘结剂（粘结剂为质量浓度为0.5%的聚乙烯醇溶液，添加量占砂磨后得到的物料质量的2%）进行造粒，以获得粒径30μm-60μm 的颗粒；室温下，将得到的颗粒放入模具中压制成型，对坯体进行初步加工后，进行烧结，烧结条件为：升温速率为0.6℃/min，烧结温度为1450℃，保温时间为4h，烧结后，自然冷却到室温，再进行后续的加工得到陶瓷挤头。

经过测试：制品的密度：6.03g/cm³,硬度：HRA89，使用寿命：2000次。

实施例5：

一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，包括步骤：

称取回收氧化锆粉45kg进行球磨6小时，得到的物料中再加入纳米氧化铝粉1.02kg进行砂磨3小时，添加粘结剂（粘结剂为质量浓度为0.5%的聚乙烯醇溶液，添加量占砂磨后得到的物料质量的2%）进行造粒，以获得粒径30μm-60μm 的颗粒；室温下，将得到的颗粒放入模具中压制成型，对坯体进行初步加工后，进行烧结，烧结条件为：升温速率为0.6℃/min，烧结温度为1450℃，保温时间为4h，烧结后，自然冷却到室温，再进行后续的加工得到陶瓷挤头。

经过测试：制品的密度：6.01g/cm³,硬度：HRA89，使用寿命：1650次。

实施例6：

一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，包括步骤：

称取3mol钇稳定氧化锆造粒粉（广东东方锆业科技股份有限公司生产）45kg进行球磨6小时，得到的物料中再加入纳米氧化铝粉1.02kg进行砂磨3小时，添加粘结剂（粘结剂为质量浓度为0.5%的聚乙烯醇溶液，添加量占砂磨后得到的物料质量的2%）进行造粒，以获得粒径30μm-60μm 的颗粒；室温下，将得到的颗粒放入模具中压制成型，对坯体进行初步加工后，进行烧结，烧结条件为：升温速率为0.6℃/min，烧结温度为1450℃，保温时间为4h，烧结后，自然冷却到室温，再进行后续的加工得到陶瓷挤头。

经过测试：制品的密度：6.0g/cm³,硬度：HRA88，使用寿命：950次。

Claims (9)

1.一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，其特征在于：包括步骤：

1）将收集的氧化锆回收粉进行球磨，除铁；

2）将球磨、除铁后的回收粉与钇稳定氧化锆进行充分的球磨混合；

3）将上步得到的混合物料与纳米氧化铝粉混合，进行充分砂磨混合；

4）添加粘结剂，造粒；

5）将造粒后的颗粒置于模具中压制成型，得到坯体，对坯体进行初步加工；

6）将初步加工后的坯体进行烧结，然后自然冷却至室温。

2.根据权利要求1所述的一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，其特征在于：所述的钇稳定氧化锆为钇稳定氧化锆煅烧颗粒、钇稳定氧化锆粉中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，其特征在于：所述的纳米氧化铝粉的纯度≥99.9%。

4.根据权利要求1所述的一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，其特征在于：步骤2）中的钇稳定氧化锆、步骤2）中的回收粉、步骤3）中的纳米氧化铝的质量比为1:(1-5):（0.05-5）。

5.根据权利要求1所述的一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，其特征在于：粘结剂为质量浓度为0.5-10%的聚乙烯醇溶液，粘结剂的添加量为砂磨后得到的混合物质量的2-4%。

6.根据权利要求1所述的一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，其特征在于：造粒后得到的颗粒的粒径为30μm-60μm。

7.根据权利要求1所述的一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，其特征在于：所述的模具为钢模、橡胶模中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，其特征在于：烧结条件为：烧结温度为1400℃-1500℃，升温速率为0.6℃/min-1℃/min，保温时间为2h-4h。

9.根据权利要求1所述的一种超耐磨氧化锆陶瓷挤头的制造工艺，其特征在于：还包括步骤：将烧结后自然冷却至室温的坯体进行后续加工得到陶瓷挤头。