基于凝膠注模體系的二氧化鋯球磨介質(zhì)的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及球磨介質(zhì)制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于凝膠注模體系的二氧化鋯球磨介質(zhì)的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，球磨機(jī)作為礦料碎磨作業(yè)中的主要設(shè)備，在冶金、建材、化工等眾多行業(yè)的礦料粉碎作業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，隨著其自1893年問世以來，至今已有100多年的歷史，為人類的文明發(fā)展做出了卓越的貢獻(xiàn)。
[0003]其中，研磨球石是球磨機(jī)內(nèi)滾動(dòng)的球或圓柱狀物體，俗稱為球磨介質(zhì)。尤其在陶瓷生產(chǎn)行業(yè)內(nèi)，使用的主要是陶瓷球磨介質(zhì)，氧化鋯球磨介質(zhì)憑著高強(qiáng)度、高硬度、優(yōu)良的耐磨性和耐腐蝕性等眾多突出的優(yōu)點(diǎn)，在眾系列陶瓷球磨介質(zhì)中脫穎而出，并且廣受陶瓷行業(yè)的青睞，在氧化鋯陶瓷制備行業(yè)中，應(yīng)用尤其廣泛。
[0004]然而，隨著科技的進(jìn)步以及周邊行業(yè)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的粒徑大于1毫米(mm)的氧化鋯球磨介質(zhì)，即氧化鋯陶瓷球已不能滿足行業(yè)的超細(xì)球磨的需求。
[0005]針對上述問題，科學(xué)研究者逐漸將目光聚焦在亞毫米級別的氧化鋯陶瓷球中，尤其是隨著涂料和油墨等需要超細(xì)球磨的行業(yè)的迅猛發(fā)展，其對亞毫米級別的氧化鋯陶瓷球的需求更為緊迫，并由此研發(fā)出了 0.3_級別的氧化鋯陶瓷球，并且其用量也有了大幅度的增長。但是，制備出耐磨性等性能較佳的0.1mm?0.3mm級別的氧化錯(cuò)陶瓷球依然成為現(xiàn)階段亟待解決的問題。
[0006]傳統(tǒng)的亞毫米級別的氧化鋯陶瓷球的制備方法主要有模具壓制法、等靜壓成型法、霧化法以及噴霧造粒法等，但是現(xiàn)有的制備方法依然具有相對密度差和機(jī)械強(qiáng)度低的缺陷，且上述制備方法普遍存在工藝復(fù)雜，成本較高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]基于此，有必要提供一種工藝較簡單、成本較低、可以制備得到亞毫米級別的二氧化鋯球磨介質(zhì)的基于凝膠注模體系的二氧化鋯球磨介質(zhì)的制備方法。
[0008]一種基于凝膠注模體系的二氧化鋯球磨介質(zhì)的制備方法，包括如下步驟:
[0009]提供釔穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體、去離子水、交聯(lián)劑、單體、分散劑、引發(fā)劑、催發(fā)劑和油相成型劑；
[0010]將所述單體、所述交聯(lián)劑、所述分散劑和所述去離子水?dāng)嚢杌旌?，得到預(yù)配混合液；
[0011]將所述預(yù)配混合液與所述釔穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體混合后，加入至球磨罐中進(jìn)行球磨操作后，得到預(yù)配漿料；
[0012]將所述預(yù)配漿料與所述引發(fā)劑混合后，加入至球磨罐中進(jìn)行球磨操作后，得到二氧化鋯陶瓷漿料；
[0013]采用噴霧工藝分別將所述二氧化鋯陶瓷漿料和所述催化劑以液滴的形式噴出，并使兩者的液滴混合后，同時(shí)噴入至所述油相成型劑中；
[0014]通過過濾、洗滌和干燥后，得到預(yù)制二氧化鋯球磨介質(zhì)生坯，其中，采用四氯化碳進(jìn)行所述洗滌操作；
[0015]將所述預(yù)制二氧化鋯球磨介質(zhì)生坯燒結(jié)后，得到亞毫米級的所述二氧化鋯球磨介質(zhì)。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述分散劑包括檸檬酸銨和聚丙烯酸銨中的至少一種。
[0017]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述分散劑為檸檬酸銨。
[0018]在其中一個(gè)實(shí)施例中，采用所述四氯化碳進(jìn)行多次所述洗滌操作。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述過濾操作為真空抽濾。
[0020]在其中一個(gè)實(shí)施例中，亞毫米級的所述二氧化鋯球磨介質(zhì)的中值粒徑為0.1mm?0.3mmο
[0021]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述干燥操作持續(xù)的時(shí)間為18小時(shí)?24小時(shí)。
[0022]上述基于凝膠注模體系的二氧化鋯球磨介質(zhì)的制備方法利用兩相界面之間的作用力可以得到亞毫米級的所述二氧化鋯球磨介質(zhì)，相對于傳統(tǒng)的制備方法，具有制備工藝較簡單和成本較低的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0023]圖1為一實(shí)施方式的基于凝膠注模體系的二氧化鋯球磨介質(zhì)的制備方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0025]如圖1所示，一實(shí)施方式的基于凝膠注模體系的二氧化鋯球磨介質(zhì)的制備方法，包括如下步驟:
[0026]S110:提供釔穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體、去離子水、交聯(lián)劑、單體、分散劑、引發(fā)劑、催發(fā)劑和油相成型劑。
[0027]—實(shí)施方式中，所述穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體的中值粒徑為1.9 μπι?2.5 μπι，采用上述中值粒徑的穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體可以制備得到分散更均勻的二氧化鋯陶瓷漿料，并且可以使后續(xù)制備得到的二氧化鋯球磨介質(zhì)的形狀更加勻稱，即其球狀結(jié)構(gòu)更加均勻。優(yōu)選的，所述穩(wěn)定四方相氧化錯(cuò)粉體的中值粒徑為2.1 μπι。
[0028]S120:將所述單體、所述交聯(lián)劑、所述分散劑和所述去離子水?dāng)嚢杌旌希玫筋A(yù)配混合液。
[0029]—實(shí)施方式中，采用如下質(zhì)量份的各組分進(jìn)行攪拌混合，得到所述預(yù)配混合液:所述單體1份?1.5份、所述交聯(lián)劑0.05份?0.1份和所述分散劑15份?20份，以及適量的去離子水，其中，所述去離子水的用量可以確保所述預(yù)配混合液具有合適的粘度即可。
[0030]—實(shí)施方式中，所述單體為丙烯酰胺，所述交聯(lián)劑為Ν，Ν’ -亞甲基雙丙烯酰胺，所述引發(fā)劑為過硫酸銨，所述催發(fā)劑為四甲基乙二胺，上述四者用于使氧化鋯胚體進(jìn)行原位凝固過程，即構(gòu)成凝膠體系，以實(shí)現(xiàn)凝膠注模工藝，在本實(shí)施方式中，構(gòu)成水基凝膠體系，以實(shí)現(xiàn)凝膠注模工藝，如此，可以避免使用有機(jī)溶劑，減少有機(jī)溶劑的揮發(fā)。
[0031]—實(shí)施方式中，所述分散劑包括檸檬酸銨和聚丙烯酸銨中的至少一種，優(yōu)選的，所述分散劑為梓檬酸錢。
[0032]S130:將所述預(yù)配混合液與所述釔穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體混合后，加入至球磨罐中進(jìn)行球磨操作后，得到預(yù)配漿料。
[0033]通過將所述預(yù)配混合液與所述釔穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體混合，并利用所述預(yù)配混合液中的所述分散劑的效果，可以使釔穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體更均勻地分散至所述預(yù)配混合液中，即通過所述分散劑作為分散介質(zhì)，可以使所述釔穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體與所述單體和所述交聯(lián)劑混合地更加均勻，且形成較穩(wěn)定的懸浮體系，即所述釔穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體以懸浮粒子的形式存在，利于后續(xù)的原位凝固過程，從而得到粒子分散均勻、流動(dòng)性好和高固化含量的漿料。
[0034]可以理解，利用高固相含量以及流動(dòng)性好的預(yù)配漿料，制備得到的二氧化鋯球磨介質(zhì)在燒結(jié)時(shí)，可以減少變形開裂的情況發(fā)生，即可以實(shí)現(xiàn)近凈尺寸的燒結(jié)效果，即減少收縮率，且整體機(jī)械性能較強(qiáng)，又如，耐磨性、均勻度、耐腐蝕性均較強(qiáng)。
[0035]一實(shí)施方式中，所述球磨操作在行星式球磨機(jī)上進(jìn)行；又如，所述球磨罐為尼龍罐；又如，所述球磨操作采用氧化鋯球作為球磨介質(zhì)；又如，所述氧化鋯球與所述釔穩(wěn)定四方相氧化錯(cuò)粉體的質(zhì)量比為1: (4?6);又如，所述氧化錯(cuò)球的直徑為3mm?5mm ;又如，所述球磨操作的球磨時(shí)間為4小時(shí)?5小時(shí)；又如，所述行星式球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為380r/min?420r/min，這樣，有利于得到分散效果較佳和粒徑更均勻的預(yù)配漿料。
[0036]需要說明的是，作為分散劑的檸檬酸銨是一種小分子陰離子型分散劑，主要的分散機(jī)理為DLV0(即靜電穩(wěn)定)理論，當(dāng)檸檬酸銨的添加量較低時(shí)，其在所述預(yù)配漿料這一懸浮體系中的顆粒表面上的吸附濃度低，即其表面吸附的釔穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體的吸附濃度低，不利于釔穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體以懸浮體系存在于所述預(yù)配漿料中，此時(shí)，所述檸檬酸銨呈無規(guī)則排列，顆粒之間的主要作用力任表現(xiàn)為未吸附顆粒之間的靜電引力，即未吸附的釔穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體以自身的靜電引力來實(shí)現(xiàn)分散效果，這樣，分散效果極差，故而所述預(yù)配漿料的粘度極大，流變性差，且粒子分散也不夠均勻。但是，當(dāng)檸檬酸銨的添加量過多時(shí)，其在懸浮體系中的顆粒表面將會(huì)產(chǎn)生多層吸附，而且相鄰兩層的正負(fù)極性相反，兩者抵消后，釔穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體之間又會(huì)以靜電引力的方式進(jìn)行分散，而不是吸附在分散劑顆粒表面來進(jìn)行分散。為了提高釔穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體的分散均勻度，以降低粘度，從而提高流變性，例如，所述分散劑與所述釔穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體的質(zhì)量比為1:(2?3)，優(yōu)選的，所述檸檬酸銨與所述釔穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體的質(zhì)量比為1: (2?3)，優(yōu)選的，所述檸檬酸銨與所述釔穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體的質(zhì)量比為1:2.5這樣，所述預(yù)配漿料的粘度可以達(dá)到9mPa s以下，如此，可以提高釔穩(wěn)定四方相氧化鋯粉體的分散均勻度，以降低粘度，從而提高流變性。
[0037]S140:將所述預(yù)配漿料與所述引發(fā)劑混合后，加入至球磨罐中進(jìn)行球磨操作后，得到二氧化鋯陶瓷漿料。
[0038]通過步驟140制備得到的二氧化鋯陶瓷漿料的固相含量為65%?75%，所述二氧化鋯陶瓷漿料的粘度為2mPa's?8mPa.s，這樣，具有高固相含量、低粘度和高流變性的優(yōu)點(diǎn)。
[0039]—實(shí)施方式中，所述單體、所述交聯(lián)劑、所述分散劑和所述引發(fā)劑的質(zhì)量比為(1 ?1.5): (0.05 ?0.1): (15 ?20): (0.05 ?0.1)。
[0040]可