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淄博博邁陶瓷材料公司 2020-02-19 點擊3637次
氧化鋯研磨介質是氧化鋯材料的一個重要應用分支，除了大量用來自己磨自己以外（磨氧化鋯陶瓷粉體），在電子陶瓷粉體，磁性材料，各類陶瓷結構陶瓷及功能陶瓷粉體，日用陶瓷色料和釉料，各類涂料，機械拋光粉體，醫(yī)藥和食品等超細研磨中也發(fā)揮了極為重要的作用。
根據(jù)穩(wěn)定劑的不同，氧化鋯陶瓷有多種類型。常見的氧化鋯穩(wěn)定劑通常是堿土氧化物或者稀土氧化物，比如氧化釔，氧化鈰，氧化鈣，氧化鎂。這些穩(wěn)定劑穩(wěn)定氧化鋯的實質大致是相似的，但是性能卻有所不同。在實際應用中，摻雜氧化釔的氧化鋯（3mol%Y2O3部分穩(wěn)定氧化鋯）具有良好的綜合性能，是許多氧化鋯結構件的首選，也是目前高性能氧化鋯研磨介質的首選。
一、特點
從研磨材料的角度去看氧化鋯，它與其它陶瓷研磨介質相比有三個非常突出的特點：其一是密度大；其二是硬度大；其三是韌性好。盡管采購成本也是大大的，但綜合使用成本也還是有優(yōu)勢，更重要的一點部分不能受到污染的高純物料就得用低磨損的它。如研磨電子元件漿料，金屬Fe、Cu等元素應避免，含有Fe2O3或CuSO4等成份的研磨介質就不在選擇之列。故氧化鋯研磨介質非常適合要求低雜質的場合。
首先氧化鋯密度大，因而比重大沖擊力大粉碎能量大，與大量使用的氧化鋁陶瓷魔球相比，高品質的氧化鋯陶瓷密度可達6.0g/cm（氧化鋁密度大約在3.5g/cm3-3.9g/cm3），因此沖擊力大，在同樣的條件下，可以大大減少所需的研磨時間，讓材料研磨過程段更高效。
其次，氧化鋯陶瓷與氧化鋁陶瓷的硬度相近，約為12-14GPa，且強度高達800-1000MPa，斷裂韌性可達10MPa·m1/2，均為氧化鋁陶瓷的2~3倍，因此氧化鋯壓碎強度高不易破損，而且其極低的磨耗可以顯著減少雜質引入被研磨材料之間。從而非常適應用于砂磨機，高速振動磨機等設備中，特別在一些對雜質敏感的領域更是劃算。碎珠及磨損少，無需經常補料，因此綜合使用成本仍然相對較低。
二、制備方法
作為研磨介質的氧化鋯材料，其形狀可以是圓柱形型的，也可以是球形的，其中，而球形是當前研磨介質的主要應用形式。通常高品質的微晶氧化鋯磨介多采用氧化釔穩(wěn)定氧化鋯（Y-TZP）超細粉體為原料成型后經過高溫燒結（1400-1600℃）致密化，然后通過自磨或添加超細研磨粉拋光處理。氧化鋯研磨介質根據(jù)使用要求不同其尺寸可以在0.05mm以上的各種尺寸。下文陶瓷介質球常見的幾種成型工藝做簡單概述。
1、壓制成型
這是陶瓷大尺寸研磨介質的常見成型方法。主要有干壓成形（粉料含水或助劑3%-7%）及等靜壓成型（粉料含水或助劑3%以下）。干壓成型具有操作方法方便簡潔、技術、資金投資少的特點，但由于壓力分布不均勻而造成素坯內部分布不一致，從而影響制品的綜合性能，為了提高素坯的密度，在實際生產中常采用不斷增大壓力的方法。但壓力也不是越大越好，當超過極限壓力時，壓力反而會使素坯密度下降，其原因是層裂引起的。而等靜壓成型的坯體強度大，密度高且均勻，可以制備高性能高品質的研磨介質球。因此工業(yè)上可以采取兩種方法結合制取高性能的陶瓷球。
工藝簡述：粉體及各類助劑混勻后噴霧造粒，然后將粉料加入金屬模具預制成球，隨后將脫模后的坯體進行冷等靜壓處理獲得球坯，使用這種工藝制備所得坯體致密度高，燒成陶瓷球密度高，品質好。一般用于生產直徑大于10mm的大尺寸高品質磨介球。
2、滾制成型
除了冷等靜壓成型工藝的成型工藝，滾制成球也是陶瓷球的一個重要成型方法，該法具有生產設備、原料、操作簡單，球形度好，易于燒結的特點。雖然成球強度不如冷等靜壓強，但制備成本較低，可根據(jù)要求生產0.1mm-60mm范圍內各種尺寸的球。
滾制成球有采用泥段滾制成球的，其工藝過程是：將粉體與水，粘接劑，增塑劑，潤滑劑等加入煉泥機混煉成泥經陳腐形成塑性泥料，放入擠泥機擠制成泥條，并切成長度與直徑相當?shù)哪喽?，再放入滾球機中滾制成球坯，這種成型方法主要控制好擠泥機模頭口徑和切段長短就可以得到一致性較好的泥段，滾制的球坯圓度也容易控制，但由于球坯密度相對降低，需要提高燒結溫度才能獲得較為致密瓷體，導致晶粒異常長大，難以制取性能優(yōu)異的耐磨的微晶氧化鋯。
也有采用粉體直接滾制法的的，其工藝過程是：使用簡單廉價的旋轉滾球機，先加入預制的球坯晶種，然后邊旋轉噴水霧邊添加陶瓷粉體，粉體不斷粘附于晶種表面逐漸長大，最終得到所需尺寸的球坯。通過控制合適的滾制成型工藝參數(shù),可獲得體積密度高、圓度好、大小均勻的球坯。
3、滴液成球
對于很小很小的氧化鋯研磨介質珠子（0.05mm到零點幾毫米的），可以采用滴定法成型陶瓷珠生坯，舉個例子國瓷使用公司自制水熱合成的6nm高純超細氧化鋯為原材料，通過滴定法所生產的氧化鋯陶瓷微珠可低溫燒結且內部無氣孔，具有高致密性、高強度、高韌性、低磨耗等性能。使用國瓷定制路線在1200℃燒結的氧化鋯球的平均晶粒大小約為150nm。可適用于電極材料、多層陶瓷電容器、油漆、涂料等高機能材料的分散與研磨。