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為什么說小粒徑的氧化鋯陶瓷微珠很重要？
當今粉體工業(yè)的發(fā)展有兩大趨勢，即：高純度和高細度。超純粉體的純度需要達到99.99%或更高，超細粉體的細度需要達到納米水平。常用的粉體制備工藝主要有兩類：物理法和化學法，化學合成的粉體細度好，但純度可能不佳。球磨法作為一種物理方法，在粉體工業(yè)中應用廣泛，其中，行星式球磨機、攪拌磨、振動磨等可以做到微米級細度，而砂磨機可以得到亞微米甚至納米級的細度。而想要實現(xiàn)粉體的高純高細，不僅需要先進的研磨機械，同時也需要優(yōu)質的研磨介質與之匹配。
對于物料適應性較廣、效率較高、較先進的研磨設備砂磨機來說，研磨介質的尺寸越小，硬度和密度越大，研磨球在單位體積內所占的比例越高，相互之間的接觸點越多，介質的自身性質越穩(wěn)定，其對產(chǎn)品物料的破碎程度就越高，產(chǎn)生的磨耗越低，研磨的效率也相對越高。
氧化鋯陶瓷研磨球具有較大的比重和較小的粒徑，并且不會污染要研磨的材料，滿足了超細粉的生產(chǎn)需求。因此，氧化鋯陶瓷球已成為砂磨機中最常用的研磨介質。同時，ZrO2瓷球作為用量很大、應用面很廣的一類產(chǎn)品，已被廣泛用于陶瓷、建材、化工、涂料、電子、機械、食品、醫(yī)藥、化妝品等許多行業(yè)。
由于ZrO2材質本身具有優(yōu)異的高硬度、高強度、高韌性、高耐磨、高耐腐蝕以及體積密度大、研磨效率高等特性，因此除了在ZrO2類陶瓷粉體研磨中大量使用外，ZrO2瓷球在其他電子陶瓷粉料，磁性材料粉料、高技術結構和功能陶瓷粉料、日用陶瓷色料和釉料，化工和各類涂料，機械拋光用粉料，醫(yī)藥和食品粉劑，以及在特種無機材料粉體(如ZrSiO4、鈦白粉等)的超細研磨中也發(fā)揮了極為重要的作用，對于減少被研磨物料中雜質引入和提高研磨和分散效果更是其他研磨介質所無法比擬的。
（圖片來源：西麗微珠）
高性能的氧化鋯研磨介質，需要滿足哪些要求？
耐磨性
耐磨性的好壞會直接關系到研磨介質在使用過程中的性能，研磨介質在使用過程中不能產(chǎn)生較大的磨損，如果研磨介質的磨耗大，不僅影響到研磨介質自身的壽命，還會對被研磨的物料產(chǎn)生污染，因此，研磨介質的磨耗應該越小越好。
密度
研磨介質的密度越大，比重就越高，在同樣條件下，比重大的研磨介質產(chǎn)生的動能更高，因此研磨過程所需的時間越短，研磨效率越高。
強度和硬度
圓度和尺寸
對于球形研磨介質來說，球形度越好，圓度偏差越小越好，圓度越好，研磨所得到產(chǎn)品的粒徑分布越均勻。研磨球尺寸越小，在研磨過程中球與球的接觸點就越多，物料被研磨的機會越多，一般來說，被研磨物質的粒度小，研磨介質的直徑也要減小。
光滑度
研磨球需要有光滑、光亮的表面，介質表面越光滑，磨損越小。決定磨球表面是否有亮光的因素是球形表面的光滑度；光滑的球面鏡面效果好，粗糙的球面鏡面效果差。影響球形表面平坦度的因素主要包括材料的內部結構和球形表面的外部加工程度。結構包括孔、晶粒尺寸、液相等。球形表面的外部加工是指拋光操作。剛燒結后的研磨球球形表面是無光澤的。拋光后，球形表面將顯示鏡面效果。
小粒徑的氧化鋯陶瓷微珠，其生產(chǎn)有哪些技術瓶頸？
國內外的球形陶瓷研磨體的生產(chǎn)成型技術主要包括：塑性擠壓成型、等靜壓成型和滾制法成型等。塑性擠壓成型工藝操作簡單，生產(chǎn)效率高，設備投資少，但其成型制品性能低是其致命缺陷；等靜壓成型工藝對原料性能要求低，應用范圍廣，產(chǎn)品性能優(yōu)良，適宜于成型大粒徑瓷球，而用于小粒徑(粒徑≤15mm)的瓷球生產(chǎn)時，其生產(chǎn)效率非常低；滾制成型設備簡單，投資少，效率高，雖然對原料的性能要求較高，操作也有一定的難度，但可實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，適宜于成型小粒徑的瓷球，是小粒徑瓷球成型技術的發(fā)展方向之一。
滾動成型方法非常適用于小粒徑瓷球的生產(chǎn)，但仍然存在著一些亟待解決的問題，相較于等靜壓成型，滾動成型法對粉體原料的要求很高，不僅要求粉料塑性好，還需具備一定流動性，而氧化鋯粉體屬于瘠性料，因此，一般的氧化鋯粉體在滾球過程中會有一定困難。
除了滾制法成型，凝膠注模成型工藝也被用于制備陶瓷球的研究中。清華大學楊金龍教授課題組通過自主研發(fā)的凝膠注模成型工藝制備出了粒徑在100μm~300μm的陶瓷微球，該技術作為中國發(fā)明專利被公開。凝膠注模成型工藝可制備出內部均勻、致密度大、強度高、球形度好、近凈成形的陶瓷微珠，其生產(chǎn)成本較低、無需模具、可進行大量生產(chǎn)。為了滿足工程、生物、能源、信息等領域對二氧化鋯陶瓷微珠越來越高的需求，研究制備單分散的亞毫米級氧化鋯陶瓷微珠的凝膠注模成型工藝具有很大的實際意義。
在用凝膠注模成型方法制備陶瓷微珠的過程中，制備高固含、低粘度的二氧化鋯混合高分子漿料、如何將漿料分散成小液滴、小液滴如何在有限的時間內固化成凝膠球等方法仍有待于進一步探索和改善，微珠產(chǎn)品的性質和使用性能仍有待于提高。
參考來源：
氧化鋯陶瓷微珠滾制成型技術與性能研究，吉依民，內蒙古科技大學2020
氧化鋯陶瓷微珠漿料的制備，石紀軍等，景德鎮(zhèn)陶瓷大學2020
凝膠注模成型亞毫米級氧化鋯陶瓷微珠的工藝研究，儲璐，華南理工大學2015
微晶ZrO2研磨介質球的制備與研究，呂寶偉，山東理工大學2008
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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