CN108395242B - 一种陶瓷粉体、应用该粉体的导丝轮及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种陶瓷粉体以及一种耐磨损专用陶瓷结构件，具体涉及用这种陶瓷粉体制得低摩擦复合陶瓷导丝轮及其制备方法，导丝轮涉及化纤丝的导向作用，属于纺丝机械陶瓷部件领域。一种陶瓷粉体，包括TiO2和BaTiO3，陶瓷粉体中TiO2和BaTiO3的质量百分比分别为60‑70％和30‑40％。一种导丝轮由上述陶瓷粉体制得，并具体公开制备导丝轮的方法。由本发明陶瓷粉体制得的导丝轮摩擦系数低，粗糙度为Ra0.01‑0.1μm，耐磨性能好，对化纤丝的损伤小，不易起毛丝；制备导丝轮的设备和工艺简单、效果高可控性强，大幅度降低了生产成本，可便于批量化生产。

Description

一种陶瓷粉体、应用该粉体的导丝轮及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷粉体以及一种耐磨损专用陶瓷结构件，具体涉及用这种陶瓷粉体制得低摩擦复合陶瓷导丝轮及其制备方法，导丝轮涉及化纤丝的导向作用，属于纺丝机械陶瓷部件领域。
背景技术
纺织机械行业具有悠久的历史，由初期的纺轮和腰机发展到后期的纺车、提花机和斜织机等，纺织机械日趋完善，大大促进了纺织业的发展。随着纺织业的快速发展，现代纺织工业要求纺机具有承受高速、耐磨的能力，金属导丝轮已经无法满足生产要求。陶瓷材料是由离子键或共价键结合成的一种多晶材料，比金属具有更高的硬度和耐磨损性能，而且其晶粒尺寸较小，加工后的表面光洁度高，对丝线的磨损也较小，因此陶瓷导丝轮已在纺织机械行业获得越来越多的应用。
目前，Al2O3陶瓷具有高密度、高硬度、耐磨损和耐腐蚀等性能，纺织配件中常用的材料为Al2O3。现代化纤生产中，最高纺丝速度已达到6000-7000m/min，由于Al2O3陶瓷具有较高的摩擦系数，在陶瓷导丝轮高速旋转的过程中，导丝槽和化纤接触时易被磨损，化纤丝磨损严重甚至断纱。因此，为了提高纱线品质，纺机行业需要开发出新材质的陶瓷导丝轮。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种由两种陶瓷材料复合而成的陶瓷粉体，以及由该陶瓷粉体制得的导丝轮及其制备方法，制得的导丝轮表面光洁度高，摩擦系数低，耐摩擦性能好，适合应用于高速纺机设备上，对化纤丝的损伤小，不易起毛丝。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种陶瓷粉体，所述的陶瓷粉体包括TiO2和BaTiO3。
作为优选，陶瓷粉体中TiO2和BaTiO3的质量百分比分别为60-70％和30-40％。在陶瓷粉体中适量的BaTiO3能促进TiO2的烧结，但是如若BaTiO3的含量低于30％或者高于40％都会严重影响TiO2烧结后的性能，进而影响陶瓷的晶粒尺寸和表面光洁度。
进一步优选，所述TiO2和BaTiO3的粒径均为0.1μm-1μm。
本发明的第二个目的在于提供一种导丝轮，所述的导丝轮由上述的陶瓷粉体制得。
本发明的第二个目的在于提供一种上述导丝轮的制备方法，所述导丝轮的制备方法包括如下步骤：
将陶瓷粉体、粘结剂、分散剂混料得混合浆料；
将浆料先造粒再压制成型得坯件；
将坯件机加工后进行烧结，制得导丝轮成品。
作为优选，导丝轮中陶瓷粉体的质量百分比为95-98％，有机粘结剂的质量百分比为1-4％，分散剂的质量百分比为1-4％。
作为优选，所述的粘结剂为聚乙烯醇、石蜡、丙烯酸类中的一种或多种。进一步优选，所述的的粘结剂为聚乙烯醇，聚乙烯醇的分子量为8000-10000。聚乙烯醇作为粘结剂，分子量大了粘度太大，影响造粒料的颗粒形状，分子量太小粘度低，影响坯体强度。
作为优选，分散剂选用但并不局限于SD-00分散剂，也可选用聚丙烯酸盐等表面活性剂。
作为优选，陶瓷粉体、粘结剂、分散剂采用湿法球磨进行混料，湿法球磨中的转速为120-180转/min，混料时间为2-19h。
作为优选，所述的造粒为喷雾造粒，喷雾造粒塔内的温度为120℃-180℃，收集得到的球形颗粒平均粒径为0.1-1mm。具体为将浆料输送入喷雾造粒塔内，在高速离心状态下使其雾化，保持造粒塔内温度为120℃-180℃，收集得到干燥的平均粒径为0.1-1mm的球形颗粒。将喷雾造粒过程中造粒塔内温度控制在120℃-180℃，可以使水分迅速地挥发得到干燥的球形物料，造粒塔能保证收集物料的颗粒大小控制在0.1-1mm范围内，球形颗粒太小或者太大都会影响自动压机的加料。
作为优选，所述的压制成型为干压压制成型或者冷等静压压制成型。
进一步优选，干压压制成型和冷等静压压制成型中的压力均为20-250MPa。
再进一步优选，干压压制成型和冷等静压压制成型中的压力均为50-150MPa。
再进一步优选，干压压制成型后，烧结前还包括对坯件进行素烧，素烧的温度为900℃-1000℃。
作为优选，所述的烧结温度为1200℃-1300℃，烧结时间为20-30h。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明陶瓷粉体主要包括TiO2和BaTiO3，粒径尺寸小、纯度高，加工后的表面光洁度高；
2、由本发明陶瓷粉体制得的导丝轮摩擦系数低，粗糙度为Ra0.01-0.1μm，耐磨性能好，对化纤丝的损伤小，不易起毛丝；
3、用本发明陶瓷粉体制备导丝轮的设备和工艺简单、效果高可控性强，大幅度降低了生产成本，可便于批量化生产。
附图说明
图1为本发明导丝轮的剖视图；
图2为本发明实施例10制得的导丝轮成品断面的扫描电镜(SEM)图；
图3为本发明实施例10制得的导丝轮成品表面的扫描电镜(SEM)图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合附图说明对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
一种陶瓷粉体，包括质量百分比TiO2 65％和BaTiO3 35％。
实施例2
一种陶瓷粉体，包括质量百分比TiO2 62％和BaTiO3 38％。
实施例3
一种陶瓷粉体，包括质量百分比TiO2 68％和BaTiO3 32％。
实施例4
一种陶瓷粉体，包括质量百分比TiO2 60％和BaTiO3 40％，TiO2和BaTiO3的粒径均为0.1μm-1μm。
实施例5
一种陶瓷粉体，包括质量百分比TiO2 70％和BaTiO3 30％，TiO2和BaTiO3的粒径均为0.1μm-1μm。
实施例6
一种陶瓷粉体，包括质量百分比TiO2 59％和BaTiO3 41％，TiO2和BaTiO3的粒径均为0.1μm-1μm。
实施例7
一种陶瓷粉体，包括质量百分比TiO2 58％和BaTiO3 42％，TiO2和BaTiO3的粒径均为0.1μm-1μm。
实施例8
一种陶瓷粉体，包括质量百分比TiO2 71％和BaTiO3 29％，TiO2和BaTiO3的粒径均为0.1μm-1μm。
实施例9
一种陶瓷粉体，包括质量百分比TiO2 72％和BaTiO3 28％，TiO2和BaTiO3的粒径均为0.1μm-1μm。
实施例10：一种导丝轮，由实施例1中所述的陶瓷粉体制得，具体制备方法为：
将实施例1中的陶瓷粉体、粘结剂、分散剂按96％、2％和2％称取，将陶瓷粉体装入搅拌磨球磨罐中，并加入分子量为9000的粘结剂聚乙烯醇和SD-00分散剂，在150转/min的转速下球磨5h，得混合均匀的浆料；
将浆料输送入喷雾造粒塔内，在高速离心状态下使其雾化，保持造粒塔内温度为150℃，收集得到干燥的平均粒径为0.1-1mm的球形颗粒，将球形颗粒在100MPa的压力下冷等静压压制成型，得到胚体；
将胚体经车床和磨床加工成预制的形状和尺寸，再放入隧道窑经1250℃烧结25h，经后处理制得导丝轮成品。该实施例中的导丝轮成品断面的扫描电镜(SEM)图如图2所示，晶粒尺寸1.5-2.8μm，晶粒尺寸小，说明提高了导丝轮的使用性能。该实施例中的导丝轮成品表面扫描电镜(SEM)图如图3所示，说明经抛光打磨后导丝轮摩擦面光滑平整。
实施例11-18
与实施例10的区别仅在于，实施例11-18分别由实施例2-9中所述的陶瓷粉体制得，制备方法同实施例10相同，此处不再累述。
实施例19
与实施例10的区别仅在于，该实施例中采用干压压制成型，压力为100MPa，干压压制成型后先在950℃下进行素烧，再将素烧后的坯体用成型砂轮进行打磨加工，得到预制形状尺寸的陶瓷素坯；再将素坯进行如实施例10所述的隧道窑烧结及后处理。
实施例20-23
与实施例19的区别仅在于，实施例20-23分别由实施例2-5中所述的陶瓷粉体制得，制备方法同实施例19相同，此处不再累述。
实施例24
与实施例10的区别仅在于，该实施例中陶瓷粉体、粘结剂、分散剂的质量百分比分别为97％、2％和1％，粘结剂聚乙烯醇的分子量为10000；湿法球磨中的转速为140转/min，混料时间为8h；喷雾造粒塔内的温度为130℃；压力为50MPa；烧结温度为1220℃，烧结时间为28h。
实施例25
与实施例10的区别仅在于，该实施例中陶瓷粉体、粘结剂、分散剂的质量百分比分别为95％、1％和4％，粘结剂为石蜡；湿法球磨中的转速为120转/min，混料时间为12h；喷雾造粒塔内的温度为160℃；压力为150MPa；烧结温度为1280℃，烧结时间为22h。
实施例26
与实施例10的区别仅在于，该实施例中陶瓷粉体、粘结剂、分散剂的质量百分比分别为98％、1％和1％，粘结剂为丙烯酸类中的一种，分散剂为聚丙烯酸盐中的任一一种；湿法球磨中的转速为180转/min，混料时间为2h；喷雾造粒塔内的温度为120℃；压力为200MPa；烧结温度为1200℃，烧结时间为30h。
实施例27
与实施例19的区别仅在于，该实施例中压力为120MPa，素烧的温度为920℃，烧结温度为1260℃，烧结时间为28h。
实施例28
与实施例19的区别仅在于，该实施例中压力为80MPa，素烧的温度为980℃，烧结温度为1280℃，烧结时间为22h。
实施例29
与实施例19的区别仅在于，该实施例中压力为20MPa，素烧的温度为1000℃，烧结温度为1300℃，烧结时间为20h。
实施例30
与实施例19的区别仅在于，该实施例中压力为250MPa，素烧的温度为900℃，烧结温度为1200℃，烧结时间为30h。
对比例1
该对比例1与实施例10的区别仅在于，该对比例中的陶瓷粉体仅为TiO2。
对比例2
该对比例2与实施例10的区别仅在于，该对比例中的陶瓷粉体为质量百分比65％的TiO2和质量百分比35％的Al2O3。
对比利3
市售得到的进口导丝轮。
将实施例10-30及对比例1-3中制得导丝轮进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1：实施例10-30及对比例1-3中导丝轮的性能
Figure BDA0001603554960000071
Figure BDA0001603554960000081
综上所述，由本发明陶瓷粉体制得的导丝轮摩擦系数低，粗糙度低，耐磨性能好，比现有的进口导丝轮使用寿命长，且对纤丝无损伤，不易起毛丝。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内，并且本发明方案所有涉及的参数间如未特别说明，则相互之间不存在不可替换的唯一性组合。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (5)

1.一种导丝轮，其特征在于，所述的导丝轮由 陶瓷粉体制得，所述的陶瓷粉体包括TiO2和BaTiO3，TiO2和BaTiO3的质量百分比分别为62-68%和32-38%；TiO2和BaTiO3的粒径均为0.1μm-1μm；所述导丝轮的制备方法包括如下步骤：
将陶瓷粉体、粘结剂、分散剂混料得混合浆料；
将浆料先造粒再压制成型得坯件；
将坯件机加工后在1200℃-1300℃下进行烧结，烧结时间为20-30h，制得导丝轮成品。
2.根据权利要求1所述的导丝轮的制备方法，其特征在于，导丝轮中陶瓷粉体的质量百分比为95-98%，有机粘结剂的质量百分比为1-4%，分散剂的质量百分比为1-4%。
3.根据权利要求1所述的导丝轮的制备方法，其特征在于，陶瓷粉体、粘结剂、分散剂采用湿法球磨进行混料，湿法球磨中的转速为120-180转/min，混料时间为2-19h。
4.根据权利要求1所述的导丝轮的制备方法，其特征在于，所述的造粒为喷雾造粒，喷雾造粒塔内的温度为120℃-180℃，收集得到的球形颗粒平均粒径为0.1-1mm。
5.根据权利要求1所述的导丝轮的制备方法，其特征在于，所述的压制成型为干压压制成型或者冷等静压压制成型，干压压制成型和冷等静压压制成型中的压力均为20-250MPa。
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