一種高純氧化鋁研磨球制備方法
【技術領域】
[0001 ] 一種高純氧化鋁研磨球制備方法，屬于氫氧化鋁粉碎技術領域。
【背景技術】
[0002]現有高純氧化鋁粉碎技術主要有兩種。一種氣流磨粉碎，能耗大，粉碎粒度分布不均勻，粉碎效率低，且容易被污染。另一種為砂磨機粉碎，效率高，能耗小，產品粒度分布均勻，但需要用專門的研磨球才能保證純度和研磨效果，這些研磨球價格昂貴，造成很改的生產成本。
[0003]現有的氧化鋁研磨球多是以鋁礬土、輥棒粉、工業氧化鋁粉、高溫煅燒阿爾法氧化鋁粉等材料為原料，經過配料、研磨、制粉(制漿、制泥)、成型、干燥、燒成等工序制作而成的；低端的氧化鋁研磨球純度不夠，耐磨性不好，硬度不足、磨耗大，密度不夠大、影響研磨效率，研磨效果不佳，易污染高純氧化鋁粉體。而高端的氧化鋁研磨球，雖然使用效果較好，但因為身產成本過高，價格也昂貴。

【發明內容】

[0004]
本發明要解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種生產成本低、使用效果較好的高純氧化鋁研磨球制備方法。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:該高純氧化鋁研磨球制備方法，其特征在于，制備步驟為:
1)向5N阿爾法氧化鋁粉原料中噴入純水后壓制成氧化鋁餅料，然后將氧化鋁餅料使用塑料棒破碎后再過20目濾布篩網濾出氧化鋁粉體；
2)將過篩后濾出的氧化招粉體倒入包衣機滾成直徑在1.5mm~2 mm的氧化招球；
3)將成型后氧化鋁球預燒蒸發掉氧化鋁球內水分；
4)將預燒后氧化鋁球進行二次燒結，燒結曲線為:由室溫連續升溫100min~140min升溫至 1240°C -1260°C，再連續升溫 55min~65min 升溫至 1765°C ~1775°C，在 1765°C ~1775°C保溫 100 min ~120min ；
5)二次燒結后的氧化鋁球過24目濾布篩網，即得直徑0.7 mm ~lmm的氧化鋁研磨球。
[0006]本發明步驟I)中先將原料壓制后再進行粉碎，由于機械力做功，不僅顆粒表面發生變化，而且內部結構也產生局部變形，成為高能的活性狀態，可在后續步驟滾成高密度小球，這有利于燒結成型，提高研磨球的密度；而加入純水是為了方便壓成餅料，且滾球時容易成型。氧化鋁燒結分為兩個階段，一是隨溫度升高，顆粒界面相互融合形成脖頸并不斷擴大，顆粒徑距縮短，氣孔變小并逐漸排除；二是氧化鋁燒結后期晶粒長大，對燒結致密化有重要作用。本發明將這兩個階段分作兩個步驟煅燒，預燒目的就是進行燒結的第一階段，排除氣孔和水分，有利于燒結后期晶粒長大。二次燒結的燒結曲線分為兩種升溫速率的兩升溫段和一保溫段，第一升溫段將預燒后的氧化鋁球再一次經歷排除氣孔的過程，氣孔排除更加徹底，密度進一步增加，同時控制溫度增長速率，減少氧化鋁球的破碎。第二升溫段調節出特定的升溫速率，以調節氧化鋁晶粒增長速率，并通過該晶粒增長速率進一步控制氧化鋁球的密度、硬度和體積，以使得到的氧化鋁研磨球適應研磨要求。
[0007]優選的，步驟3)中所述的預燒用輥道窯進行燒結。利用輥道窯的連續燒成工藝，提高預燒的燒結效率，快速燒成。同時由于輥道窯截面小，窯內溫度均勻，氧化鋁球的燒結效果穩定。
[0008]優選的，步驟3)中所述預燒的時間為200 min -400 min，溫度為900°C ~1200°C。預燒階段主要是排除氧化鋁球內的水分和氣孔，在該條件下即可達到預燒的要求。
[0009]優選的，步驟3)中所述預燒的燒結曲線為:由室溫經230min~250min連續升溫至4800C ~520°C，再經 230min~250min 連續升溫至 940°C ~960°C，再經 110min~130min 連續升溫至1205°C ~1215°C，在1205°C ~1215°C保溫110 min ~125min。該燒結曲線為預燒的最佳燒結曲線，先以特定的速度升溫，快速破壞氧化鋁顆粒的界面，在降低升溫速率升溫，使顆粒界面逐漸相互融合，再次提高升溫速率，在溫度以特定速率升高過程中顆粒徑距縮短迅速，形成的新氣孔更少，在最高溫度保溫使，加快氣孔排除，并保證排除徹底，保證氧化鋁球預熱后的密度更大，有利于以后的晶粒成長。
[0010]優選的，步驟4)中所述的二次燒結為氫氣保護燒結。氫氣保護燒結只有在先預燒蒸發水分后才能進行；使用氫氣保護燒結可以使燒結溫度達到1770°C有利于晶粒長大，使球體達到更高密度，目前常規燒結窯爐最高溫度只能在1650°C以下長期使用。在氫氣氛圍下燒結時，由于氫原子半徑很小，易于擴散并有利于閉口氣孔的消除，所以有利于促進燒結，使氧化鋁達到較高密度。由于氧化鋁的燒結過程與陰離子的擴散速率有關，而氫氣形成的還原氣氛有利于陰離子空位的增加，可以促進燒結的進行。
[0011]優選的，步驟4)中所述的二次燒結為微波燒結。微波燒結可以得到與氫氣保護燒結相似的效果。可以滿足本發明的二次燒結需求。
[0012]優選的，步驟5)中所述的氧化招研磨球的密度為3.8 g/cm3~4.6g/cm3，松裝密度為2.4 g/cm3~3.lg/cm3。在本發明工藝下制得的的氧化招研磨球的密度更大，均能達到3.8g/cm3以上，顆粒大小合適作為，松裝密度在2.4 g/cm3以上。
[0013]優選的，所述的濾布篩網為尼龍篩網或錦綸濾網。減少過篩過程中其他粒子的污染。
[0014]優選的，步驟I)所述的5N阿爾法氧化鋁粉與純水的質量比為10:0.8-1.2。該添加比例下能夠保證氧化鋁的壓制成型，且容易在包衣機滾制成球，還要保證在預燒時水分能夠充分去除。
[0015]優選的，步驟I)所述的5N阿爾法氧化鋁粉原料為D50粒徑在1.5 μ m的布袋粉。可以將5N阿爾法氧化鋁粉原料先經過氣流磨粉碎，再用布袋粉收集。這種布袋粉在相同燒結溫度下可以達到更高的燒結密度，而且在滾球時更容易成型。
[0016]與現有技術相比，本發明的一種高純氧化鋁研磨球制備方法所具有的有益效果是:本發明可以用較低的成本生產制備出不添加任何其他物質，只用5N高純氧化鋁的高純研磨球，用于專用砂磨機研磨用于藍寶石專用粉體的研磨，不會產生污染，耐磨性好，密度大，研磨速度快，效果好，節能。具體的:
1、本發明制備的氧化鋁研磨球純度高，無污染，采用5N高純氧化鋁，制備過程只用到純水，保證研磨球純度；
2、本發明制備的研磨球密度大，研磨效率高，燒結后單球密度達到3.8g/cm3，松裝密度達至丨J 2.4g/cm3；
3、本發明制備的研磨球硬度大，磨耗小，表面瓷化，實際生產中每小時磨耗小于3kg；
4、本發明制備的研磨球使用效果與現有的高端研磨球的效果相似，但制備過程卻節約了大量成本；
5、本發明制備的研磨球耐火度接近剛玉的熔點，高溫下具有較好的體積穩定性與化學穩定性，不受還原氣氛、熔融玻璃和金屬液的侵蝕，常溫、高溫機械強度和耐磨性較好。也可用于其他領域。
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體實施例對本發明的一種高純氧化鋁研磨球制備方法做進一步說明，其中實施例1為最佳實施例。
[0018]實施例1
1)高溫煅燒5N阿爾法氧化鋁粉為原料，經過氣流磨粉碎，取D50在1.5 μ m的布袋粉，按重量均勻噴入氧化鋁粉質量10%純水，壓機成型成餅狀，然后將氧化鋁餅料使用PP棒破碎，再過20目尼龍篩網；
2)將過篩后篩下的高純氧化鋁粉體倒入包衣機滾球成型，待物料滾成直徑在1.5mm~2_圓球時，用12目篩網將篩上小球取出，篩下小球繼續在包衣機內成型，直至大部分高純氧化招物料滾成直徑1.5mm~2 mm的小球；
3)將成型后小球用輥道窯預燒，燒結曲線為:由室溫經240min連續升溫至500°C，再經240min連續升溫至950°C，再經120min連續升溫至1210°C，在1210°C保溫120min ；
4)將預燒后小球用氫氣氣氛保護爐燒結，燒結曲線為:由室溫連續升溫120min升溫至1250°C，再連續升溫60min升溫至1770°C，在1770°C保溫IlOmin ；
5)過24目尼龍篩網，將破碎的球，粉體等篩除，獲得直徑0.7~lmm,密度為4.6g/cm3，松裝密度為3.lg/cm3，顆粒均勻的球；實際生產中每小時磨耗小于2kg。
[0019]實施例2
1)5N阿爾法氧化鋁粉為原料，經過氣流磨粉碎，取D50在1.5μπι的布袋粉，按重量均勻噴入氧化鋁粉質量11%純水，壓機成型成餅狀，然后將氧化鋁餅料使用PP棒破碎，再過20目尼龍篩網；
2)將過篩后篩下的高純氧化鋁粉體倒入包衣機滾球成型，待物料滾成直徑在1.5-2 mm圓球時，用12目篩網將篩上小球取出，篩下小球繼續在包衣機內成型，直至大部分高純氧化鋁物料滾成直徑1.5-2 mm的小球；
3)將成型后小球用輥道窯預燒，燒結曲線為:由室溫經245min連續升溫至510°C，再經235min連續升溫至945 °C，再經125min連續升溫至1212°C，在1212 °C保溫125min ；
4)將預燒后小球用氫氣氣氛保護爐燒結，燒結曲線為:由室溫連續升溫130min升溫至1255°C，再連續升溫60min升溫至1772°C，在1772°C保溫105min ；
5)過24目尼龍篩網，將破碎的球，粉體等篩除，獲得直徑0.7~lmm,密度為4.4g/cm3，松裝密度為2.9g/cm3，顆粒均勻的球；實際生產中每小時磨耗小于2.2kg。
[0020]實施例3
1)高溫煅燒5N阿爾法氧化鋁粉為原料，經過氣流磨粉碎，取D50在1.5 μ m的布袋粉，按重量均勻噴入氧化鋁粉質量9%純水，壓機成型成餅狀，然后將氧化鋁餅料使用PP棒破碎，再過20目尼龍篩網；
2)將過篩后篩下的高純氧化鋁粉體倒入包衣機滾球成型，待物料滾成直徑在1.5-2 mm圓球時，用12目篩網將篩上小球取出，篩下小球繼續在包衣機內成型，直至大部分高純氧化鋁物料滾成直徑1.5-2 mm的小球；
3)將成型后小球用輥道窯預燒，燒結曲線為:由室溫經230min連續升溫至480°C，再經230min連續升溫至94