阅读说明：本技术 一种纳米涂层陶瓷研磨材料的制备方法 (Preparation method of nano-coating ceramic grinding material ) 是由 马骋 赵帅印 于 2021-02-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种纳米涂层陶瓷研磨材料的制备方法,属于磨料技术领域,具体是在制备的陶瓷磨料颗粒表面均匀涂覆氧化锆纳米涂层。所述陶瓷磨料颗粒是以特种氧化铝湿料为原料,经与去离子水混合、加入引晶剂和抑制剂制备悬浮液、调pH形成胶体、干燥、烘干、破碎、中温煅烧和高温煅烧后制得。将纳米氧化锆、水玻璃、氧化锌、纳米氧化钛和氧化镁按一定比例混合均匀制备氧化锆母液,将氧化锆母液涂覆在陶瓷磨料颗粒表面后先后经烧结、回火和筛分后即得纳米涂层陶瓷研磨材料,其涂层均匀、厚度小且坚固,磨削性能好,生产良品率高。(The invention relates to a preparation method of a nano-coating ceramic grinding material, belongs to the technical field of grinding materials, and particularly relates to a method for uniformly coating a zirconia nano-coating on the surface of prepared ceramic grinding material particles. The ceramic abrasive particles are prepared by taking a special alumina wet material as a raw material, mixing the special alumina wet material with deionized water, adding a seeding agent and an inhibitor to prepare a suspension, adjusting the pH value to form a colloid, drying, crushing, calcining at a medium temperature and calcining at a high temperature. The nano-zirconia, the water glass, the zinc oxide, the nano-titanium oxide and the magnesium oxide are uniformly mixed according to a certain proportion to prepare zirconia mother liquor, and the zirconia mother liquor is coated on the surfaces of ceramic abrasive particles and then is sintered, tempered and screened to obtain the nano-coating ceramic grinding material.)

一种纳米涂层陶瓷研磨材料的制备方法

技术领域

本发明属于磨料技术领域，具体地，涉及一种纳米涂层陶瓷研磨材料的制备方法。

背景技术

陶瓷研磨材料，是通过特殊引晶凝胶法后烧结生晶的一种新一代研磨材料，具有硬度高，自锐性好，加工精度高，发热率低等优点。微晶纳米陶瓷材料的生产技术由美国3M公司原创，生产方法极为保密，3M公司只出售成品工具，不销售原材料，其凭借多年的专利技术垄断获得了巨大的商业利益，严重制约着我国研磨行业的技术提升。随着国内磨料行业技术的发展，陶瓷研磨材料生产方法已经被攻克；但现有的方法存在着生产效率低、能耗大、成本高等缺陷。且现有陶瓷研磨材料都是初步制备，未能充分发挥陶瓷磨料的全部优势。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种纳米涂层陶瓷研磨材料的制备方法。采用本发明所述方法在陶瓷磨料颗粒表面涂覆氧化锆纳米涂层，涂层均匀、厚度小且坚固，磨削性能好，生产良品率高。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种纳米涂层陶瓷研磨材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、以特种氧化铝湿料为原料，按照特种氧化铝湿料与去离子水的重量比为1：2的比例进行混合，混合均匀后形成悬浮液；

步骤二、向步骤一所得悬浮液中加入引晶剂和抑制剂并混合均匀，然后加入无机酸调节pH为2-4，得到氧化铝凝胶；所述引晶剂和抑制剂的总加入量为特种氧化铝湿料重量的5%；

步骤三、将步骤二所得氧化铝凝胶均匀的摊布在干燥设备皮带上进行干燥，摊布厚度为2-5cm；将干燥后的胶体通过皮带传送至烘干设备，在80-140℃条件下烘干24h得到干胶体；

步骤四、将步骤三所得干胶体破碎、筛分，将所需的号段投入中温煅烧旋转炉中进行煅烧，煅烧温度为600℃、时间为30分钟，得中温煅烧物料；将所述中温煅烧物料投入高温旋转炉中进行高温煅烧，煅烧温度为1400-1500℃、时间为20-40分钟，将高温煅烧后颗粒进行精细筛分，得到不同粒度的纳米陶瓷磨料颗粒；

步骤五、将纳米氧化锆与水玻璃、氧化锌、纳米氧化钛、氧化镁按照2-5：1-5：1-3：1-3：1-3的重量比混合制得纳米氧化锆母液；将所述纳米氧化锆母液均匀涂覆在陶瓷磨料颗粒表面并进行烧结，烧结温度为200℃，得覆膜陶瓷磨料颗粒；将所述覆膜陶瓷磨料颗粒在1200℃旋转炉中进行回火，筛分后得到纳米涂层陶瓷研磨材料。

具体地，步骤二所述引晶剂包含的成分及其含量分别为氧化钛0.5%、氧化钴0.08%、氧化钕0.02%和氧化铒1.1%，所述抑制剂包含的成分及其含量分别为氧化钇1%和氧化镁2.3%。

具体地，步骤二所述无机酸为盐酸、硫酸或硝酸。优选为浓度为30-60%的硝酸。

具体地，步骤四中所述高温煅烧的温度为1450℃，时间为20分钟。

具体地，步骤五中，所述纳米氧化锆母液与所述陶瓷磨料颗粒的质量比为5-15：85-95。

有益效果：

采用本发明所述方法进行纳米涂层，在涂覆过程中涂层能更加均匀的覆盖陶瓷磨料颗粒，并使涂层更加的薄且坚固。通过增加纳米涂层提高了陶瓷磨料在制作磨具过程中和结合剂的粘结力，使陶瓷磨料的磨削性能进一步提升15-30%；经过了二次回火烧结，在生产陶瓷砂轮过程中陶瓷磨料晶体不再生长，晶体不再变大，更利于磨削，且纳米涂层有能提高陶瓷砂轮烧结的良品率。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

一种纳米涂层陶瓷研磨材料的制备方法，具体步骤如下：

第一步、称取重量比为1：2的特种氧化铝和去离子水在真空炉中进行分散混合，待彻底分散均匀后，加入特种氧化铝重量5%的引晶剂和抑制剂（氧化铒、氧化钇、氧化镁、氧化钛、氧化钴、氧化钕）继续混合均匀，在混合均匀的悬浮液中加入浓度为30-60%硝酸，调节pH值2-4之间，使悬浮液完全形成均匀透亮的胶体。

第二步、将第一步制得的胶体均匀的铺布在平整的干燥器中进行干燥，干燥时间72小时。

第三步、将第二步制得的干燥胶体平铺在烘干皮带上，在120℃条件下烘干24小时。

第四步、将烘干后的胶体进行破碎，破碎至所需粒度；

第五步、将破碎后的胶体颗粒进行600℃中温温烧结，30分钟，然后1450℃高温烧结30分钟后筛分，得到不同粒度的陶瓷研磨材料颗粒。

第六步、将纳米氧化锆、水玻璃、氧化锌、纳米氧化钛、氧化镁按照2：5：1：1：1的重量比例混合，得到纳米氧化锆母液。

第七步、取5g纳米氧化锆母液和95g陶瓷磨料颗粒混合，使纳米氧化锆母液均匀涂覆在陶瓷磨料颗粒表面并进行200℃烧结。

第八步、将烧结后得到的覆膜陶瓷磨料颗粒进入1200℃旋转炉进行回火，然后经过筛分得到纳米涂层陶瓷研磨材料。

实施例2

与实施例1基本相同，不同处在于：取10g纳米氧化锆母液和90g陶瓷磨料颗粒混合。

实施例3

与实施例1基本相同，不同处在于：取15g纳米氧化锆母液和85g陶瓷磨料颗粒混合。

对上述实施例1-3制备得到的纳米涂层陶瓷研磨材料的性能进行评价，结果如下：

实施例1所得纳米涂层陶瓷磨料涂层厚度为1-2nm左右，相比未涂层陶瓷磨料磨削性能提升20%左右，通过电镜观察涂层存在各别缺陷，会出现颗粒覆盖不完全现象，能有效提高陶瓷砂轮生产过程中良品率10%以上。

实施例2所得纳米涂层陶瓷磨料涂层厚度为1-2nm左右，相比未涂层陶瓷磨料磨削性能提升30%左右，通过电镜观察涂层均匀，所有颗粒均全部覆盖。能有效提高陶瓷砂轮生产过程中良品率15%以上。

实施例3所得纳米涂层陶瓷磨料涂层厚度为3-4nm左右，相比未涂层陶瓷磨料磨削性能提升15%左右，通过电镜观察涂层均匀，所有颗粒均全部覆盖；但涂层过厚在磨削过程中不易打开缺口，使得陶瓷磨料晶体脱落受到限制。能有效提高陶瓷砂轮生产过程中良品率20%以上。

需要说明的是，以上所述的实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。