碳化硅陶瓷研磨球的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳化硅陶瓷研磨球的制備方法，屬于研磨球的制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述的碳化硅陶瓷研磨球的制備方法，以納米α?SIC為原料，以YAG前驅(qū)體為液相溶劑，進(jìn)行液相常壓燒結(jié)，得到碳化硅陶瓷研磨球。本發(fā)明工藝簡單，成本低，易于實現(xiàn)工業(yè)化，制備的產(chǎn)品直徑規(guī)格多樣化，斷裂韌性好，耐磨性得到顯著性提高。
【專利說明】
碳化硅陶瓷研磨球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種碳化硅陶瓷研磨球的制備方法，屬于研磨球的制備技術(shù)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前作為超細(xì)碳化硅的研磨一般采用氧化鋯和氧化鋁研磨球，但是在制備高純碳化硅時，氧化鋯或者氧化鋁雜質(zhì)的引入必然帶來后序工段的除雜問題，氧化鋯和氧化鋁都為極難除雜物質(zhì)。
[0003]作為碳化硅研磨球，目前都是采用普通方法制備，存在密度低、磨耗大、規(guī)格大等缺點，普遍采用的是固相-高壓燒結(jié)，而隨著高純碳化硅的市場發(fā)展，高品質(zhì)的碳化硅陶瓷球市場需求潛力巨大，而常規(guī)方法不能滿足。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種碳化硅陶瓷研磨球的制備方法，其工藝簡單，成本低， 易于實現(xiàn)工業(yè)化，制備的產(chǎn)品直徑規(guī)格多樣化，斷裂韌性好，耐磨性得到顯著性提高。
[0005]本發(fā)明所述的碳化硅陶瓷研磨球的制備方法，以納米a-SIC為原料，以YAG前驅(qū)體為液相溶劑，進(jìn)行液相常壓燒結(jié)，得到碳化硅陶瓷研磨球。
[0006]所述的納米a-SIC由氣相化學(xué)沉積法制備，確保了a-SIC的顆粒為納米級。[〇〇〇7] 所述納米a-SIC的粒度小于500nm，即納米a-SIC的粒度只要大于0小于500nm即可。
[0008]所述YAG前驅(qū)體由納米A1203和Y203制得，YAG前驅(qū)體在燒結(jié)過程中形成液相，降低了燒成溫度，增加了晶界，提高了碳化硅陶瓷球的韌性。YAG前驅(qū)體的制備方法如下:
[0009]將20nm〈D50〈100nm的AL2〇3與純度為99.99%以上的￥2〇3按照一定的質(zhì)量比干法混合，于1700-1800°C燒成，然后以20°C/分的速度冷卻至常溫，破碎制120目以下備用。
[0010]所述的碳化硅陶瓷研磨球的制備方法，包括以下步驟:
[0011](1)將YAG前驅(qū)體與a-SIC粉體按照質(zhì)量比為5-15:85-95進(jìn)行干混，然后對干混后的混合體用硅溶膠進(jìn)行浸潤；
[0012]⑵向步驟⑴浸潤后的混合體中加水，然后進(jìn)行研磨和衆(zhòng)化處理，得到衆(zhòng)料；
[0013](3)將步驟(2)所得的漿料噴霧造粒，得到造粒粉；
[0014](4)將步驟(3)所得的造粒粉滾動成型成預(yù)訂尺寸；
[0015](5)將步驟(4)成型后的坯體進(jìn)行等靜壓處理；[〇〇16](6)將步驟(5)等靜壓處理后的坯體烘干并在1700-1900°C氬氣保護(hù)下燒成。
[0017]步驟(2)中，采用漿化處理主要是便于造粒、成型。
[0018]步驟(3)中，優(yōu)選采用離心式噴霧造粒。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]本發(fā)明利用納米Al2〇3和Y2〇3制得YAG前驅(qū)體，在燒結(jié)過程中YAG前驅(qū)體形成液相， 降低了燒成溫度，增加了晶界，提高了碳化硅陶瓷球的韌性;采用滾動成型及等靜壓工藝， 不僅易于生產(chǎn)，同時保證坯體的密度，利于燒結(jié)。本發(fā)明采用液相-常壓燒結(jié)技術(shù)，工藝簡單，成本低，易于實現(xiàn)工業(yè)化，制備的產(chǎn)品直徑規(guī)格多樣化，從①0 ? 5mm_? 30mm，斷裂韌性好，耐磨性是目前現(xiàn)有碳化硅陶瓷研磨球的10倍左右?！揪唧w實施方式】
[0021]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但并不限制本發(fā)明的實施。
[0022]實施例1[〇〇23](l)YAG前驅(qū)體的制備:[〇〇24]將納米Al2〇3與Y2〇3按照3:2的質(zhì)量百分比配制、混合，同時以60%的固含量進(jìn)行泥漿化處理、壓濾、干燥、破碎至120目備用。
[0025](2)將納米a-SIC粉體與YAG按照95:5的質(zhì)量比進(jìn)行配制，其中納米<1-31(:粉體要求中位粒徑〈0 ? 5wii，混合均勾。[〇〇26](3)將上述混合體用硅溶膠浸潤48h，硅溶膠固相含量不低于80%。[〇〇27](4)將浸潤后的混合體按照60 %固含量加水，進(jìn)行24h漿化處理，其泥漿流動性16-24S，泥漿粒度D5q〈0 ? 8wn，D9q〈 1 ? 5wii。[〇〇28](5)噴霧造粒，造粒粉水份控制在2-8%，陳腐24h。[〇〇29](6)滾動成型、等靜壓，壓力控制在100±20MPa。[〇〇3〇](7)置于氬氣保護(hù)氣體下在1700°C保溫lh燒成，得到碳化硅陶瓷研磨球。[0031 ]對制得的碳化硅陶瓷研磨球進(jìn)行磨耗檢測:[〇〇32]取1000g碳化硅陶瓷研磨球，加入1000g水，置于1立升聚氨酯研磨罐中，以550轉(zhuǎn)/分的速度研磨3小時，磨耗=(磨前重量-磨后重量)/磨前重量*100%，測試結(jié)果如下:[〇〇33]磨耗:低于0.5%。? h;
[0034]密度 >3.1g/cm3;
[0035]斷裂韌性:>8Pa/m1/2。
[0036]實施例2[〇〇37](l)YAG前驅(qū)體的制備:[〇〇38]將納米Al2〇3與Y2〇3按照3:3的質(zhì)量百分比配制、混合，同時以60%的固含量進(jìn)行泥漿化處理、壓濾、干燥、破碎至120目備用。
[0039](2)將納米a-SIC粉體與YAG按照90:10的質(zhì)量比進(jìn)行配制，其中納米<1-31(:粉體要求中位粒徑〈0.5wii，混合均勻。
[0040](3)將上述混合體用硅溶膠浸潤24h，硅溶膠固相含量不低于60%。[〇〇411(4)將浸潤后的混合體按照60 %固含量加水，進(jìn)行24h漿化處理，其泥漿流動性16-24S，泥漿粒度D5q〈 1 ? Own，D9q〈 1 ? 8wii。[〇〇42](5)噴霧造粒，造粒粉水份控制在2-8%，陳腐24h。[〇〇43](6)滾動成型、等靜壓，壓力控制在90±10MPa。
[0044](7)置于氬氣保護(hù)氣體下在1900°C保溫lh燒成，得到碳化硅陶瓷研磨球。
[0045]對制得的碳化硅陶瓷研磨球進(jìn)行磨耗檢測:
[0046]取1000g碳化硅陶瓷研磨球，加入1000g水，置于1立升聚氨酯研磨罐中，以550轉(zhuǎn)/ 分的速度研磨3小時，磨耗=(磨前重量-磨后重量)/磨前重量*100%，測試結(jié)果如下:
[0047]磨耗:低于0.5%。? h;
[0048]密度 >3.0g/cm3;
[0049]斷裂韌性:>7Pa/m1/2。
[0050]實施例3[〇〇51 ] (l)YAG前驅(qū)體的制備:[〇〇52] 將納米Al2〇3與Y2〇3按照2:3的質(zhì)量百分比配制、混合，同時以60%的固含量進(jìn)行泥漿化處理、壓濾、干燥、破碎至120目備用。
[0053] (2)將納米a-SIC粉體與YAG按照85:15的質(zhì)量比進(jìn)行配制，其中納米<1-31(:粉體要求中位粒徑〈0.5wii，混合均勻。[〇〇54] (3)將上述混合體用硅溶膠浸潤48h，硅溶膠固相含量不低于60%。
[0055] (4)將浸潤后的混合體按照60 %固含量加水，進(jìn)行24h漿化處理，其泥漿流動性16-24S，泥漿粒度D5q〈 1 ? 5wn，D9q〈2 ? Own。[〇〇56] (5)噴霧造粒，造粒粉水份控制在2-8%，陳腐24h。[〇〇57] (6)滾動成型、等靜壓，壓力控制在100±20MPa。[〇〇58] (7)置于氬氣保護(hù)氣體下在1800°C保溫lh燒成，得到碳化硅陶瓷研磨球。
[0059]對制得的碳化硅陶瓷研磨球進(jìn)行磨耗檢測:
[0060] 取lOOOg碳化硅陶瓷研磨球，加入lOOOg水，置于1立升聚氨酯研磨罐中，以550轉(zhuǎn)/ 分的速度研磨3小時，磨耗=(磨前重量-磨后重量)/磨前重量*100%，測試結(jié)果如下:[0061 ]磨耗:低于0.5%。? h;
[0062]密度 >3.0g/cm3;
[0063]斷裂韌性:>6Pa/m 1/2。
【主權(quán)項】
1.一種碳化硅陶瓷研磨球的制備方法，其特征在于:以納米a-SIC為原料，以YAG前驅(qū)體 為液相溶劑，進(jìn)行液相常壓燒結(jié)，得到碳化硅陶瓷研磨球。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅陶瓷研磨球的制備方法，其特征在于:納米a-SIC由氣 相化學(xué)沉積法制備。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅陶瓷研磨球的制備方法，其特征在于:納米a-SIC的粒 度小于500nm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅陶瓷研磨球的制備方法，其特征在于:YAG前驅(qū)體由納 米Al2〇3和Y2〇3制得。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅陶瓷研磨球的制備方法，其特征在于包括以下步驟:(1)將YAG前驅(qū)體與a-SIC粉體進(jìn)行干混，然后對干混后的混合體用硅溶膠進(jìn)行浸潤；(2)向步驟(1)浸潤后的混合體中加水，然后進(jìn)行研磨和漿化處理，得到漿料；(3)將步驟(2)所得的漿料噴霧造粒，得到造粒粉；(4)將步驟(3)所得的造粒粉滾動成型成預(yù)訂尺寸；(5)將步驟(4)成型后的坯體進(jìn)行等靜壓處理；(6)將步驟(5)等靜壓處理后的坯體烘干并燒成。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硅陶瓷研磨球的制備方法，其特征在于:YAG前驅(qū)體與a-SIC粉體的混合質(zhì)量比為5-15:85-95。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硅陶瓷研磨球的制備方法，其特征在于:步驟(3)中，采用 離心式噴霧造粒。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硅陶瓷研磨球的制備方法，其特征在于:步驟(6)中，在 1700-1900 °C氬氣保護(hù)下燒成。
【文檔編號】C04B35/626GK106007721SQ201610330964
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】劉克武
【申請人】淄博和潤研磨材料科技有限公司