一種高耐磨的中高鋁球及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及耐磨材料制造領域，具體涉及一種高耐磨的中高鋁球及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 氧化鋁球因其硬度高、密度大、耐磨、耐腐蝕性等特點，現大多作為研磨介質，廣泛 應用于建筑衛生陶瓷、工業陶瓷、電子陶瓷、高檔耐火材料、特種水泥、非金屬礦物等行業， 中高鋁球其耐磨性優于中鋁球，原材料來源廣泛，制造成本低，使用效率高，但是中高鋁球 在制作上為了降低燒制的溫度大多采用增加鉀、鈉、鈣、鎂溶劑的方法，由于配比不合理，即 便燒制溫度有所降低，但是比重和磨耗均不太理想，而且中高鋁球在最為研磨介質時，除了 對硬度和磨耗有要求外，最重要的是研磨介質內部必須缺陷少、密度均一、抗沖擊性能好， 為了達到這些功能，有些中高鋁球在制作的過程中加入了碳化硅、稀土、氧化鋯等物質，以 求通過晶粒增韌來達到高抗沖擊性的效果，但是原材料昂貴，制作工藝復雜，不適合大量生 產應用，同時加入量控制不好將導致產品內部缺陷增大，反而降低其抗沖擊力的性能，因此 研制出一種合適的中高鋁球的配方及合適的制作方法是目前亟待解決的問題。
【發明內容】
[0003] 為了解決上述問題，本發明的目的是提出一種高耐磨的中高鋁球及其制備方法， 通過加入增強劑和燒結助劑來制備中高鋁球，且制造的中高鋁球硬度大、密度均一、耐磨性 好、抗沖擊性能高。
[0004] 本發明為了解決上述問題所采取的技術方案為：一種高耐磨的中高鋁球，所述的 中高鋁球的原料由基料、燒結助劑和增強劑組成，其中，按照重量比，基料由75-80份鋁礬 土，10-15份氧化鋁粉和2-10份白云石組成；燒結助劑由1-3份氧化鋇、2-6份氧化鈣和2-6 份氧化鎂混合而成；增強劑為1-5份絹云母、3-6份石英、0. 1-0. 5份高嶺石、0. 02-0. 06份 碳酸鋰、0. 02-0. 08份碳酸鈉和0. 02-0. 06份氧化鉀在500-600°C下燒結而成； 所述的鋁礬土為市售的鋁礬土且其氧化鋁的含量為75%-80%，所述氧化鋁粉為市售的 氧化鋁粉且其氧化鋁的含量為95%-98% ; 所述的中高鋁球的原料由基料、燒結助劑和增強劑組成，其中，按照重量比，基料由80 份鋁礬土，10份氧化鋁粉和2份白云石組成；燒結助劑由1份氧化鋇、2份氧化鈣和3份氧 化鎂混合而成；增強劑為5份絹云母、3份石英、0. 5份高嶺石、0. 02份碳酸鋰、0. 08份碳酸 鈉和0. 06份氧化鉀在500-600°C下燒結而成； 一種高耐磨的中高鋁球的制備方法，包括以下步驟： 步驟一、按權利要求1中所述要求稱取各組分，備用； 步驟二、將稱好的絹云母、石英和高嶺石粉碎至40-60目，加入稱好的碳酸鋰、碳 酸鈉和氧化鉀攪拌均勻后燒制，燒制時溫度從室溫均勻上升至500-600 °C，升溫速率為 100-150°C /h，溫度達到500-600°C后保溫2h，停火，自然冷卻至室溫，即制得增強劑； 步驟三、將稱好的白云石粉碎至40-60目，再加入稱好的鋁礬土、氧化鋁粉、氧化鋇、 氧化鈣和氧化鎂混合成原料I，將原料I除鐵至鐵含量降到I. 5%以下，即得粉料I，之后 向粉料I中加入研磨球和水，且粉料I :研磨球：水=1:2:0. 6,濕磨12小時制成漿料達 250-300目，即得漿料I ; 步驟四、向制備好的漿料I中加入步驟二中制得的增強劑，混合成原料II，再濕磨12 小時制成漿料達500-600目，之后120°C烘烤15-30min，直至烘干，壓碎過40-60目篩造粒 后即得粉料II ; 步驟五、將制備好的粉料II常溫40-100MPa壓制成球體，球體的直徑為30mm，之后將 壓好的球體放入剛玉匣缽內，在硅鉬棒電爐中燒制成型，燒制時溫度從室溫均勻上升至 1250-1300°C，升溫速率為100-150°C /h，溫度達到1250-1300°C后保溫2h，停火，自然冷卻 至室溫，即得高耐磨的中高鋁球。
[0005] 本發明的有益效果： 本發明所述的一種高耐磨的中高鋁球的配方及制備方法，通過加入燒結助劑和增強劑 來增加中高鋁球的耐磨性； 絹云母、石英、高嶺石與碳酸鋰、碳酸鈉及氧化鉀一起燒結之后，形成一種增強劑，這種 增強劑與鋁礬土一起燒制時形成的物質密度均一，結構致密，可以有效地增大中高鋁球的 耐磨性和抗沖擊性； 增強劑中含有絹云母和石英，絹云母具有一定的粘性，其與石英共用燒制時，干燥和燒 成收縮小，燒結溫度低，增加了原料的可塑性和干燥抗折強度，加入增強劑后可使中高鋁球 成型好、防龜裂、降低了燒結溫度； 增強劑中還含有高嶺石，在與基料一起燒結時經過脫水作用和分解作用促進三氧化二 鋁生成莫來石，并提高莫來石的化學穩定性，莫來石是形成坯體強度的主要框架，加入增強 劑可以防止中高鋁球變形，增強燒結強度； 燒結助劑中的氧化鋇與基料和增強劑混合后經過高溫燒制與三氧化鋁和二氧化硅等 生成低熔點的鋇玻璃，利于燒結，由于鋇離子本身是堿土金屬重離子，其迀移和排他現象較 低，可以抑制鉀離子和鈉離子的迀移，因此加入燒結助劑可以改善中高鋁球坯的性能，降低 磨耗，增加中高鋁球的機械強度，使得中高鋁球硬度高、耐磨性強、抗沖擊性好； 本發明所述的中高鋁球的配方，通過添加燒結助劑和增強劑達到了配方合理、改善中 高鋁球性能和降低磨耗的目的，取得了硬度高、耐磨性強、密度均一、成型好、防龜裂、降低 燒結溫度、抗沖擊性能好的有益效果。
【具體實施方式】
[0006] 結合以下具體實施例，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的保護范圍不局限 于以下實施例。實施本發明的過程、條件、試劑、實驗方法等，除以下專門提及的內容之外， 均為本領域的普遍知識和公知常識，本發明沒有特別限制內容。
[0007] 實施例1 本發明所述的一種高耐磨的中高鋁球，所述的中高鋁球的原料由基料、燒結助劑和增 強劑組成，其中，按照重量比，基料由75份鋁礬土，10份氧化鋁粉和2份白云石組成；燒結 助劑由1份氧化鋇、2份氧化鈣和3份氧化鎂混合而成；增強劑為1份絹云母、3份石英、0. 1 份高嶺石、0. 02份碳酸鋰、0. 02份碳酸鈉和0. 02份氧化鉀在500-600°C下燒結而成； 所述的鋁礬土為市售的鋁礬土且其氧化鋁的含量為75%-80%，所述氧化鋁粉為市售的 氧化鋁粉且其氧化鋁的含量為95%-98% ; 一種高耐磨的中高鋁球的制備方法，包括以下步驟： 步驟一、按權利要求1中所述要求稱取各組分，備用； 步驟二、將稱好的絹云母、石英和高嶺石粉碎至40-60目，加入稱好的碳酸鋰、碳 酸鈉和氧化鉀攪拌均勻后燒制，燒制時溫度從室溫均勻上升至500-600 °C，升溫速率為 100-150°C /h，溫度達到500-600°C后保溫2h，停火，自然冷卻至室溫，即制得增強劑； 步驟三、將稱好的白云石粉碎至40-60目，再加入稱好的鋁礬土、氧化鋁粉、氧化鋇、 氧化鈣和氧化鎂混合成原料I，將原料I除鐵至鐵含量降到1. 5%以下，即得粉料I，之后 向粉料I中加入研磨球和水，且粉料I :研磨球：水=1:2:0. 6,濕磨12小時制成漿料達 250-300目，即得漿料I ; 步驟四、向制備好的漿料I中加入步驟二中制得的增強劑，混合成原料II，再濕磨12 小時制成漿料達500-600目，之后120°C烘烤15-30min，直至烘干，壓碎過40-60目篩造粒 后即得粉料II ; 步驟五、將制備好的粉料II常溫40-100MPa壓制成球體，球體的直徑為30mm，之后將 壓好的球體放入剛玉匣缽內，在硅鉬棒電爐中燒制成型，燒制時溫度從室溫均勻上升至 1250-1300°C，升溫速率為100-150°C /h，溫度達到1250-1300°C后保溫2h，停火，自然冷卻 至室溫，即得高耐磨的中高鋁球。
[0008] 實施例2 本發明所述的一種高耐磨的中高鋁球，所述的中高鋁球的原料由基料、燒結助劑和增 強劑組成，其中，按照重量比，基料由76份鋁礬土，12份氧化鋁粉和4份白云石組成；燒結 助劑由1. 5份氧化鋇、3份氧化鈣和2份氧化鎂混合而成；增強劑為2份絹云母、3. 5份石英、 0. 2份高嶺石、0. 04份碳酸鋰、0. 03份碳酸鈉和0. 03份氧化鉀在500-600°C下燒結而成； 所述的鋁礬土為市售的鋁礬土且其氧化鋁的含量為75%-80%，所述氧化鋁粉為市售的 氧化鋁粉且其氧化鋁的含量為95%-98% ; 一種高耐磨的中高鋁球的制備方法，包括以下步驟： 步驟一、按權利要求1中所述要求稱取各組分，備用； 步驟二、將稱好的絹云母、石英和高嶺石粉碎至40-60目，加入稱好的碳酸鋰、碳 酸鈉和氧化鉀攪拌均勻后燒制，燒制時溫度從室溫均勻上升至500-600 °C，升溫速率為 100-150°C /h，溫度達到500-600°C后保溫2h，停火，自然冷卻至室溫，即制得增強劑； 步驟三、將稱好的白云石粉碎至40-60目，再加入稱好的鋁礬土、氧化鋁粉、氧化鋇、 氧化鈣和氧化鎂混合成原料I，將原料I除鐵至鐵含量降到1. 5%以下，即得粉料I，之后 向粉料I中加入研磨球和水，且粉料I :研磨球：水=1:2:0. 6,濕磨12小時制成漿料達 250-300目，即得漿料I ; 步驟四、向制備好的漿料I中加入步驟二中制得的增強劑，混合成原料II，再濕磨12 小時制成漿料達500-600目，之后120°C烘烤15-30min，直至烘干，壓碎過40-60目篩造粒 后即得粉料II ; 步驟五、將制備好的粉料II常溫40-100MPa壓制成球體，球體的直徑為30mm，之后將 壓好的球體放入剛玉匣缽內，在硅鉬棒電爐中燒制成型，燒制時溫度從室溫均勻上升至 1250-1300°C，升溫速率為100-150°C /h，溫度達到1250-1300°C后保溫2h，停火，自然冷卻 至室溫，即得高耐磨的中高鋁球。
[0009] 實施例3 本發明所述的一種高耐磨的中高鋁球，所述的中高鋁球的原料由基料、燒結助劑和增 強劑組成，其中，按照重量比，基料由78份鋁礬土，13份氧化鋁粉和6份白云石組成；燒結 助劑由2份氧化鋇、4份氧化鈣和4份氧化鎂混合而成；增強劑為3份絹云母、4份石英、0. 3 份高嶺石、0. 05份碳酸鋰、0. 04份碳酸鈉和0. 04份氧化鉀在500-600°C下燒結而成； 所述的鋁礬土為市售的鋁礬土且其氧化鋁的含量為75%-80%，所述氧化鋁粉為市售的 氧化鋁粉且其氧化鋁的含量為95%-98% ; 一種高耐磨的中高鋁球的制備方法，包括以下步驟： 步驟一、按權利要求1中所述要求稱取各組分，備用； 步驟二、將稱好的絹云母、石