均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及陶瓷基粉體材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒，設(shè)計(jì)的顆粒是一種高球形度的納米級(jí)以及亞微米級(jí)粉末的聚集體：至少兩種不同的無(wú)機(jī)粉末被用于制造該聚集體，粉末之間通過(guò)燒結(jié)或分子間作用力連接，顆粒的中心至外表面的局部密度逐漸或階梯式增高，且在顆粒的外表面達(dá)到最高。采用本實(shí)用新型的上述設(shè)計(jì)，在體積平均粒徑為10μm-500μm的范圍內(nèi)，可達(dá)致個(gè)體顆粒的組分與顆?？傮w平均組分的差異小于3%，超過(guò)80%的顆粒球型度大于0.92，且全制備過(guò)程無(wú)污染及有毒氣體排放，可廣泛應(yīng)用于金屬表面的磨砂處理，構(gòu)件表面的去殘余應(yīng)力、強(qiáng)化處理、抗疲勞處理等，以及用于精細(xì)加工納米級(jí)粉體，制造陶瓷涂層等。
【專利說(shuō)明】均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及陶瓷基粉體材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒。
【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷基粉體材料的制備及其應(yīng)用研發(fā)是“先進(jìn)制造技術(shù)”的重要構(gòu)成部分，是中國(guó)和世界上各主要發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)確定優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略性高技術(shù)之一。
[0003]高球形度的微米級(jí)陶瓷顆粒被廣泛應(yīng)用于多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，比如陶瓷及塑料制品表面的耐磨處理、金屬制品表面的磨砂和去應(yīng)力、傳動(dòng)部件的防磨損及熱防護(hù)、顆粒及粉狀物料的精細(xì)研磨等。
[0004]通常這種微米級(jí)球狀顆粒的生產(chǎn)，是將高壓空氣吹掃熔融的原料，然后收集被高壓空氣所霧化裹帶的顆粒。然后將收集到的顆粒產(chǎn)品進(jìn)行篩選、整形、清洗等步驟得到最終產(chǎn)品。這種方法的生產(chǎn)的產(chǎn)品主要存在六個(gè)方面的缺陷:1)所形成的球狀顆粒的球形度較低。2)所形成的球狀顆粒通常具有較寬的粒度分布范圍，因此對(duì)特定產(chǎn)品的產(chǎn)率無(wú)法控制。結(jié)果就是生產(chǎn)效率低下，無(wú)法進(jìn)行產(chǎn)品訂制。3)這種成形方法要求熔融的多組分物料能夠形成穩(wěn)定的均勻熔體，故很難用于制造無(wú)法形成穩(wěn)定共熔體的復(fù)合材料體系。4)成形時(shí)需要將物料加熱至熔融，因此無(wú)法應(yīng)用于較易氧化的物料體系。5)熔融體急速冷卻過(guò)程中，無(wú)法準(zhǔn)確控制冷卻方向，產(chǎn)品存在較高的內(nèi)應(yīng)力，影響產(chǎn)品的強(qiáng)度等力學(xué)性能。6)生產(chǎn)過(guò)程存在大量污染性的副產(chǎn)物和廢氣。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是:為了解決現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用高壓空氣吹掃霧化熔融料漿的方法生產(chǎn)陶瓷顆粒的缺陷，本實(shí)用新型提供一種均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒，包含至少兩種無(wú)機(jī)材料，其中至少一種為陶瓷材料，所述的顆粒呈球形度大于0.9的球狀結(jié)構(gòu)，顆粒的主體結(jié)構(gòu)由納米級(jí)和/或亞微米級(jí)的陶瓷材料的粉體通過(guò)燒結(jié)方式復(fù)合；顆粒的中心至外表面的局部密度逐漸或階梯式增高，且在顆粒的外表面達(dá)到最高局部密度。這種結(jié)構(gòu)是由于我們使用氣動(dòng)造粒和滾動(dòng)成形的工藝，未完全固化的料漿在表面張力和毛細(xì)管力的作用下，再經(jīng)燒結(jié)，形成顆粒內(nèi)低外高的密度分布。而傳統(tǒng)的熔融噴霧產(chǎn)生的顆粒是不具備這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的。
[0007]作為優(yōu)選，所述的無(wú)機(jī)材料為納米級(jí)和/或亞微米級(jí)的陶瓷和/或金屬微粉，包括氧化鋯、氧化鋁、氮化硅、氮化鋁、二氧化硅、硅酸鋯、碳化硼、氮化硼、金剛石、碳化鎢和金屬中的一種或幾種。但不僅限于此。
[0008]作為優(yōu)選，所述的陶瓷材料為納米級(jí)和/或亞微米級(jí)的陶瓷微粉，包括氧化鋯、氧化鋁、氮化硅、氮化鋁、二氧化硅、硅酸鋯、碳化硼、氮化硼、金剛石和碳化鎢中的一種或幾種。但不僅限于此。[0009]本實(shí)用新型方法制得的復(fù)合陶瓷顆粒中80%以上的顆粒具有0.92以上的球形度。
[0010]個(gè)體顆粒的組分與顆粒總體平均組分的差異小于3%，具有均勻的復(fù)合特性顆?？傮w平均組分即抽取任意批量的顆粒，該批量顆粒的平均組分。
[0011]本實(shí)用新型方法制得的所述顆粒的體積平均粒徑為10 μ m-500 μ m。
[0012]所述的顆粒從內(nèi)到外具有相對(duì)疏松的核心、相對(duì)致密過(guò)度層和致密的外殼層。
[0013]一種均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒的制備方法，該方法制備平均粒徑為10 μ m-250 μ m的球狀陶瓷顆粒，包括如下步驟:
[0014]a)研磨分散:將至少兩種無(wú)機(jī)微粉，其中至少一種為陶瓷微粉，以及水或/和有機(jī)溶劑和分散劑同時(shí)或分步投料后，用濕法研磨共混至微粉的平均粒徑為0.5 μ m-ι μ m ;
[0015]b)氣動(dòng)造粒:將a)中得到的物料中加入水或者水與醇類的混合物進(jìn)行稀釋，調(diào)節(jié)料漿的粘度100-2000cPa和固體含量20_50wt%，使得漿料達(dá)到霧化噴射，進(jìn)行氣動(dòng)造粒的要求，
[0016]c)對(duì)氣動(dòng)造粒的顆粒進(jìn)行干燥，粗篩；
[0017]d)對(duì)c)中制得的顆粒進(jìn)行燒結(jié)；
[0018]e)對(duì)燒結(jié)后的顆粒進(jìn)行球磨拋光、清洗；
[0019]f)對(duì)拋光、清洗后的顆粒進(jìn)行干燥、粗篩；
[0020]g)對(duì)粗篩后的顆粒進(jìn)行選圓、精篩。
[0021]步驟b)中還可以在±10%的范圍內(nèi)進(jìn)一步微調(diào)料漿的粘度、固體含量，使得霧化噴射的漿料顆粒具備穩(wěn)定的空氣動(dòng)力學(xué)直徑，該直徑為最終制備的陶瓷顆粒的直徑的110-130% ；
[0022]作為優(yōu)選，所述的分散劑的含量為0.01-3wt% (初始含量)，所述的分散劑包括三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、三乙基己基磷酸、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠、脂肪酸聚乙二醇酯和LBD-1中的一種或幾種。但不僅限于此。
[0023]上述方法中所述的無(wú)機(jī)微粉為納米級(jí)和/或亞微米級(jí)的陶瓷和/或金屬微粉，包括氧化鋯、氧化鋁、氮化硅、氮化鋁、二氧化硅、硅酸鋯、碳化硼、氮化硼、金剛石、碳化鎢和金屬中的一種或幾種。但不僅限于此。所述的陶瓷微粉為納米級(jí)和/或亞微米級(jí)的陶瓷微粉，包括氧化鋯、氧化鋁、氮化硅、氮化鋁、二氧化硅、硅酸鋯、碳化硼、氮化硼、金剛石和碳化鎢中的一種或幾種。但不僅限于此。
[0024]一種均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒的制備方法，該方法制備平均粒徑為150 μ m-500 μ m的球狀陶瓷顆粒，包括如下步驟:
[0025]a)研磨分散:將至少兩種無(wú)機(jī)微粉，其中至少一種為陶瓷微粉，以及水和有機(jī)溶劑和分散劑同時(shí)或分步投料后，用濕法研磨共混至微粉的平均粒徑為0.5 μ m-ι μ m ;
[0026]b)將步驟a)中的料漿通過(guò)噴霧干燥設(shè)備制成復(fù)合均勻的顆粒粉體；
[0027]c)取出步驟b)中的部分粉體放入攪拌裝置中進(jìn)行高速分散剪切，使得粉體中生長(zhǎng)出0.05-0.5mm的復(fù)合粉體胚體；
[0028]d)再將胚體加入所述的步驟b)中剩余部分的粉體中按同一旋轉(zhuǎn)方向滾動(dòng)，在滾動(dòng)的過(guò)程中，促使粉體逐漸均勻包覆在胚體上，生長(zhǎng)為目標(biāo)粒徑的球形陶瓷顆粒(目標(biāo)粒徑略大于最終制得顆粒的粒徑);
[0029]e)對(duì)d)中生成的球形陶瓷顆粒進(jìn)行干燥；[0030]f )對(duì)e)中生成的顆粒進(jìn)行燒結(jié)；
[0031]g)對(duì)燒結(jié)后的顆粒進(jìn)行球磨拋光、清洗；
[0032]h)對(duì)拋光、清洗后的顆粒進(jìn)行干燥、粗篩；
[0033]i)對(duì)粗篩后的顆粒進(jìn)行選圓、精篩。
[0034]上述方法中作為優(yōu)選，所述的分散劑的含量為0.01-3wt% (初始含量)，所述的分散劑包括三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、三乙基己基磷酸、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠、脂肪酸聚乙二醇酯和LBD-1中的一種或幾種。但不僅限于此。
[0035]所述的無(wú)機(jī)微粉為納米級(jí)和/或亞微米級(jí)的陶瓷和/或金屬微粉，包括氧化鋯、氧化鋁、氮化硅、氮化鋁、二氧化硅、硅酸鋯、碳化硼、氮化硼、金剛石、碳化鎢和金屬中的一種或幾種。但不僅限于此。所述的陶瓷微粉為納米級(jí)和/或亞微米級(jí)的陶瓷微粉，包括氧化鋯、氧化鋁、氮化硅、氮化鋁、二氧化硅、硅酸鋯、碳化硼、氮化硼、金剛石和碳化鎢中的一種或幾種。但不僅限于此。
[0036]本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型的均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒及其制備方法，設(shè)計(jì)的是一種高球形度的顆粒，該顆粒為納米級(jí)以及亞微米級(jí)粉末的聚集體，至少兩種不同的無(wú)機(jī)粉末被用于制造該聚集體，粉末之間通過(guò)燒結(jié)或分子間作用力連接。單個(gè)顆粒的組分與顆?？傮w平均組分差異小于3%，具有均勻復(fù)合的特性。與目前工業(yè)中主要應(yīng)用的高壓空氣吹掃霧化熔融料漿的生產(chǎn)方法相比，本實(shí)用新型中的球形陶瓷顆粒產(chǎn)品具有五個(gè)主要技術(shù)優(yōu)勢(shì):
[0037]I)球狀產(chǎn)品由燒結(jié)的納米及亞微米晶粒組成，跟傳統(tǒng)工藝相比具有更好的力學(xué)性能，而且球形度高于傳統(tǒng)工藝，一般平均球形度為0.92-0.95。
[0038]2)球狀顆粒的原料可以使用納米級(jí)陶瓷粉體，可以生產(chǎn)幾乎任意組分配比的均勻復(fù)合的球狀顆粒。
[0039]3)因?yàn)楣に囀褂檬覝馗浇臏囟确秶?，所以本?shí)用新型的球狀顆粒材質(zhì)可以是非氧化物陶瓷、金屬、金屬-陶瓷復(fù)合物，例如金剛石、氮化硅、氮化鋁、鋁等。
[0040]4)通過(guò)調(diào)整水基或其它溶劑料漿的膠體化學(xué)性質(zhì)，產(chǎn)生的球狀顆粒粒度范圍可調(diào)而且粒度分布狹窄，大大提高生產(chǎn)效率。
[0041]5)全制備過(guò)程無(wú)污染和有毒氣體排放。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0042]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0043]圖1是本實(shí)用新型球狀陶瓷顆粒的顯微圖像；
[0044]圖2是本實(shí)用新型球狀陶瓷顆粒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖3是本實(shí)用新型工藝流程圖；
[0046]圖4是本實(shí)用新型噴霧造粒裝置示意圖。
[0047]圖中:1、顆粒。
【具體實(shí)施方式】
[0048]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。[0049]圖2中是本實(shí)用新型制得的球狀陶瓷顆粒，從內(nèi)到外具有相對(duì)疏松的核心1-1，相對(duì)致密過(guò)度層1-2，致密的外殼層1-3。
[0050]圖3中研磨分散和噴霧造粒之前可通過(guò)螺桿泵送料。
[0051]圖4中包括依次相連的物料攪拌機(jī)10、壓力送料泵11、霧化噴槍4、干燥塔5、一級(jí)收塵器6、二級(jí)收塵器7、引風(fēng)機(jī)8以及除塵器9，二級(jí)收塵器7中包括旋風(fēng)分離器和布袋除塵器，可根據(jù)需要選擇，除塵器9中包括水浴除塵和文丘里除塵器，可根據(jù)需要選擇。霧化噴槍4還連接有加熱器3、加熱器3連接有送風(fēng)機(jī)2，送風(fēng)機(jī)2連接有空氣過(guò)濾器12。
[0052]實(shí)施例1
[0053]氧化鋯-5%氧化鋁復(fù)合陶瓷微米球。首先，將0.5mm以下工業(yè)級(jí)氧化鋯粉和氧化鋁粉按照95:5與水和0.25%六偏磷酸鈉配成料漿，在磨機(jī)中研磨4-48小時(shí)，至D50小于
0.8ymo磨好的料漿在中轉(zhuǎn)料罐中調(diào)節(jié)濃度和粘度，加入重量比為95:5的水和異丙醇，使得固體含量為35-50%，粘度為200-600cPa。然后用螺桿泵加入氣動(dòng)造粒裝置，通過(guò)霧化噴槍向干燥塔內(nèi)噴射出目標(biāo)粒徑的球形陶瓷顆粒。氣動(dòng)造粒后的產(chǎn)物去掉形狀不規(guī)則的少量副產(chǎn)物后，進(jìn)行干燥和高溫?zé)Y(jié)。比較典型的干燥溫度為200-500°C，燒結(jié)溫度為1300-1550°C。燒結(jié)產(chǎn)品隨后進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行表面拋光處理。球磨機(jī)拋光后的顆粒產(chǎn)品經(jīng)精篩，得到平均粒徑10 μ m,平均球形度0.95以上的顆粒。變換工藝條件可以得到平均粒徑在30 μ m和50 μ m的顆粒。以掃描電子顯微鏡的EDS能譜分析，個(gè)體顆粒的組分與顆?？傮w平均組分的差異小于3%。
[0054]其生產(chǎn)流程同樣可參考附圖3(a)。
[0055]所得產(chǎn)品主要應(yīng)用于金屬表面的磨砂處理。
[0056]實(shí)施例2
[0057]硅酸鋯-25%氧化鋁復(fù)合陶瓷微米球。首先，將0.5mm以下工業(yè)級(jí)硅酸鋯粉和氧化鋁粉按照75:25與水和0.5%三乙基己基磷酸配成料漿，然后用料斗加入磨機(jī)研磨4-48h，在磨機(jī)中研磨至D50小于I μ m。磨好的料漿在中轉(zhuǎn)料罐中調(diào)節(jié)濃度和粘度，加重量比為98:2的水和乙二醇，使得一般固體物料的濃度30-40%，粘度為500-700cPa。然后用螺桿泵加入氣動(dòng)造粒裝置。氣動(dòng)造粒后的產(chǎn)物在粗篩后，進(jìn)行干燥和高溫?zé)Y(jié)。比較典型的干燥溫度為200-500°C，燒結(jié)溫度為1100-1200°C。燒結(jié)產(chǎn)品隨后進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行表面拋光處理。球磨機(jī)拋光后的顆粒產(chǎn)品經(jīng)烘干和粗篩、精篩，得到平均粒徑在40 μ m，平均球形度0.95以上的顆粒。以掃描電子顯微鏡的EDS能譜分析，個(gè)體顆粒的組分與顆?？傮w平均組分的差異小于3% ο
[0058]其生產(chǎn)流程同樣可參考附圖3(a)。
[0059]所得產(chǎn)品主要應(yīng)用于金屬構(gòu)件表面的去殘余應(yīng)力強(qiáng)化處理。
[0060]實(shí)施例3
[0061 ] 500 μ m直徑氧化釔穩(wěn)定氧化鋯復(fù)合氧化鈦陶瓷微球。首先，將I μ m的釔穩(wěn)定氧化鋯粉，2um的工業(yè)級(jí)氧化鈦粉按照80:20與水和0.5%三聚磷酸鈉配成料漿，然后用料斗加入磨機(jī)研磨4-48h，在磨機(jī)中研磨至D50小于0.5 μ m，將粉體漿料通過(guò)噴霧干燥設(shè)備制成復(fù)合均勻的粉體。取出部分粉體在攪拌罐中用高速分散機(jī)高速剪切，視形成目標(biāo)種子粒徑的不同可以適當(dāng)噴霧0.1-1%的分散劑水溶液以幫助胚體的形成。將胚體顆粒和剩余的粉體置于專用設(shè)備滾動(dòng)造粒機(jī)。在設(shè)備滾動(dòng)過(guò)程中，粉體逐漸包裹胚體，生長(zhǎng)出高球形度顆粒，可以通過(guò)控制生長(zhǎng)時(shí)間2-12h來(lái)得到目標(biāo)顆粒粒徑。球形陶瓷顆粒在粗篩后，進(jìn)行干燥和高溫?zé)Y(jié)。比較典型的干燥溫度為200-500°C，燒結(jié)溫度為1400-1500°C。燒結(jié)產(chǎn)品隨后進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行表面拋光處理。球磨機(jī)拋光后的顆粒產(chǎn)品經(jīng)烘干和精篩，得到平均粒徑在500 μ m，平均球形度0.95以上的顆粒。以掃描電子顯微鏡的EDS能譜分析，個(gè)體顆粒的組分與顆粒總體平均組分的差異小于3%。
[0062]其生產(chǎn)流程同樣可參考附圖3(b)。
[0063]所得產(chǎn)品主要用于研磨加工納米級(jí)的粉體，比如陶瓷墨水等。
[0064]實(shí)施例4
[0065]40 μ m直徑碳化鎢鉻鈷復(fù)合物微球。首先，將40 μ m的碳化鎢粉，50 μ m的工業(yè)級(jí)鉻與鈷按照86:4: 10與異丙醇配成料漿，在磨機(jī)中研磨至D50小于0.5 μ m，然后用料斗加入磨機(jī)研磨4-48h。磨好的料漿在中轉(zhuǎn)料罐中調(diào)節(jié)濃度和粘度，加入異丙醇與水，比例為95:5，使得一般固體含量為20-30%，粘度為500-700cPa。然后用螺桿泵加入氣動(dòng)造粒裝置。氣動(dòng)造粒后的產(chǎn)物進(jìn)行烘干，比較典型的干燥溫度為200-500°C。然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900-1100°C。燒結(jié)產(chǎn)物在粗篩和精篩后，得到平均粒徑在40 μ m，平均球形度0.90以上的顆粒。產(chǎn)品顆粒經(jīng)I C P元素分析，個(gè)體顆粒的組分與顆?？傮w平均組分的差異在1%之內(nèi)，或者也可以說(shuō)各顆粒的組分與最初配比的原料組分差異在1%之內(nèi)。
[0066]其生產(chǎn)流程同樣可參考附圖3(a)，只是最后的拋光處理視應(yīng)用情況而定。
[0067]所得產(chǎn)品主要用于熱噴涂耐磨損金屬陶瓷涂層，比如滑動(dòng)軸承的接觸面，使用高球形度高均勻度的原料顆?？梢源蠓忍岣咄繉拥囊恢滦?。
[0068]實(shí)施例5
[0069]0.35-0.45mm部分穩(wěn)定釔氧化鋯復(fù)合微球。首先2 μ m的氧化鋯粉，5 μ m的氧化鋁、氧化釔按照70%:25%:5%和去離子水加入0.3%六偏磷酸鈉配成漿料，然后用料斗加入磨機(jī)研磨4-48h，制成D50小于0.5 μ m的漿料。將粉體漿料通過(guò)噴霧干燥設(shè)備制成復(fù)合均勻的粉體。取出部分粉體在攪拌罐中用高速分散機(jī)高速剪切，視形成目標(biāo)種子粒徑的不同可以適當(dāng)噴霧0.1-1%的分散劑水溶液以幫助胚體的形成。將胚體和剩余粉體置于滾動(dòng)造粒機(jī)。在設(shè)備滾動(dòng)過(guò)程中，粉體逐漸均勻包裹胚體，生長(zhǎng)出高球形度顆粒，可以通過(guò)控制生長(zhǎng)時(shí)間4-12h來(lái)得到目標(biāo)顆粒粒徑。球形陶瓷顆粒在粗篩后，進(jìn)行干燥和高溫?zé)Y(jié)。比較典型的干燥溫度為200-500°C，燒結(jié)溫度為1400-1500°C。燒結(jié)產(chǎn)品隨后進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行表面拋光處理。球磨機(jī)拋光后的顆粒產(chǎn)品經(jīng)烘干和精篩，得到平均粒徑在400 μ m，平均球形度
0.95以上的顆粒。
[0070]其生產(chǎn)流程同樣可參考附圖3(b)。
[0071]所得產(chǎn)品主要用于研磨加工納米級(jí)的粉體，尤其適合高硬度無(wú)機(jī)粉體的研磨，t匕如陶瓷墨水等。同時(shí)該產(chǎn)品用于噴丸可以提供更強(qiáng)的壓應(yīng)力深度，達(dá)到更好的金屬?gòu)?qiáng)化效果O
[0072]實(shí)施例6
[0073]0.25-0.35mm鈰穩(wěn)定氧化鋯復(fù)合微球。首先2 μ m的氧化鋯粉，2 μ m的氧化鈰、5 μ m氧化鋁按照75%:20%:5%的比例和去離子水加入0.3%六偏磷酸鈉配成漿料，然后用料斗加入磨機(jī)研磨4-48h，制成D50小于0.5 μ m的漿料。將粉體漿料通過(guò)噴霧干燥設(shè)備制成復(fù)合均勻的粉體。取出部分粉體在攪拌罐中用高速分散機(jī)高速剪切，視形成目標(biāo)種子粒徑的不同可以適當(dāng)噴霧0.1-1%的分散劑水溶液以幫助胚體的形成。將胚體顆粒和剩余粉體置于專用設(shè)備滾動(dòng)造粒機(jī)。在設(shè)備滾動(dòng)過(guò)程中，粉體逐漸均勻包裹胚體，生長(zhǎng)出高球形度顆粒，可以通過(guò)控制生長(zhǎng)時(shí)間2-12h得到目標(biāo)顆粒粒徑。球形陶瓷顆粒在粗篩后，進(jìn)行干燥和高溫?zé)Y(jié)。比較典型的干燥溫度為200-500°C，燒結(jié)溫度為1400-1500°C。燒結(jié)產(chǎn)品隨后進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行表面拋光處理。球磨機(jī)拋光后的顆粒產(chǎn)品經(jīng)烘干和精篩，得到平均粒徑在300 μ m，平均球形度0.95以上的顆粒。
[0074]其生產(chǎn)流程同樣可參考附圖3(b)。
[0075]所得產(chǎn)品可以用于研磨加工納米級(jí)的粉體。作為噴丸強(qiáng)化材料，其高比重，高模量的特性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的抗疲勞處理效果優(yōu)異，作為噴砂材料可以去除高硬度氧化皮，并且無(wú)金屬殘留。
[0076]以上實(shí)施例中的粒徑和球形度測(cè)量使用光學(xué)圖像經(jīng)過(guò)軟件計(jì)算得出，參考儀器為馬爾文 Morphologi G3。
[0077]以上述依據(jù)本實(shí)用新型的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)實(shí)用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒，其特征在于:包含至少兩種無(wú)機(jī)材料，其中至少一種為陶瓷材料，所述的顆粒(I)呈球形度大于0.9的球狀結(jié)構(gòu)，顆粒(I)的主體結(jié)構(gòu)由納米級(jí)和/或亞微米級(jí)的陶瓷材料的粉體通過(guò)燒結(jié)方式復(fù)合；顆粒(I)的中心至外表面的局部密度逐漸或階梯式增高，且在顆粒(I)的外表面達(dá)到最高局部密度。
2.權(quán)利要求1中所述的均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒，其特征在于:所述的成品復(fù)合陶瓷顆粒中80%以上的顆粒具有0.92以上的球形度。
3.如權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒，其特征在于:所述顆粒(I)的體積平均粒徑在10 μ m-500 μ m之間。
4.如權(quán)利要求1中所述的均勻復(fù)合的球狀陶瓷顆粒，其特征在于:所述的顆粒(I)從內(nèi)到外具有相對(duì)疏松的核心(1-1)、相對(duì)致密過(guò)度層(1-2)和致密的外殼層(1-3)。
【文檔編號(hào)】C22C29/08GK203474661SQ201320537823
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】錢海鵬 申請(qǐng)人:常州凡登特種材料技術(shù)有限公司