氧化锆陶瓷球具有高强度、高韧性、高密度、高硬度及优良的耐磨性和耐腐蚀性，在研磨介质范畴失掉了普遍的使用。近年来，氧化锆陶瓷微球以其化学稳性好且机械强度高，而开展成为一种新型无机基质资料，并在生物化学、医药工业等范畴表现出宽广的使用前景。

 

 

一、氧化锆陶瓷球制备办法

1、毫米级氧化锆陶瓷球的制备办法

毫米级陶瓷球的制备办法目前，制备毫米级陶瓷球的办法次要有模具压制法、“行星式”滚动法、直接热解法等。

 

（1）模具压制法

模具压制法是普遍使用的一种成 型办法，该工艺优点是消费效率高，易于自动化；制品烧成膨胀率小，不易变形。缺陷是制得的陶瓷球尺寸较大，球形不好。

 

模具压制法多用于制备棒柱状或圆片形的复杂瓷件，且对模具质量要求较高。若制备小尺寸陶瓷球，效率较低。

 

（2）“行星式 ”滚动法

“行星式”滚动法就是将造好粒的氧化锆陶瓷粉体放入滚动筒内，滴加大批去离子水，颗粒随滚动筒的转动而在筒壁上滚动，最终构成小球。

该制备办法优点是复杂易行，投资较少；缺陷是小球尺寸散布较大。

 

（3）直接热解法

直接热解法合适以金属的碳酸盐为原料制备氧化锆陶瓷小球。它不只能充沛应用原料，而且环保；办法复杂，合适工业大规模消费。

该工艺关键步骤是煅烧，热分解反响发生少量气体，必需迟缓升温。

 

（4）反相悬浮聚合法

悬浮聚合是指借机械搅拌和分散剂使单体呈液滴状分散于悬浮介质中，停止聚合反响的 办法。其体系普通由单体、油溶性引发剂、水、分散剂四局部组成。反相悬浮聚合是将水溶性单体在无机溶剂中分散成细液滴而停止的聚合。

 

反相悬浮聚合法优点是：体系粘度低，聚合热易扫除，操作方便；小球比拟波动，质量平均。缺陷是：小球尺寸散布较宽，需作进一步分级处置；合适小尺寸球的制备。

 

（5）外胶凝法

外胶凝法次要特点是由浆料滴出的小球，在常温下，先经NH3预固化，再在NH4OH中固化。

 

目前，Y2O3，波动ZrO2，陶瓷球的制备工艺：含钇的锆盐溶液与PVA混合后经震荡安装滴球，自在落体的小球经NH3预固化，再落入NH4OH中固化。最终烧结失掉Y2O3一ZrO2，陶瓷球。德国Brace公司用该法制备了ZrO2、HfO2、A12O3等陶瓷球，并都投入到工业化消费。核反响堆小球如UO2、ThO2-UO3等球的制备也多采用该法。

 

优点是：小球尺寸可经过震动喷嘴调理，尺寸散布窄；原料廉价。

缺陷是：液体小球要在凝 胶柱中经NH3和NH4OH固化，凝胶工夫长且繁琐，不好控制。

 

（6）内胶凝法

内胶凝法特点是六次甲基四胺事后混入冷的原料液中，经过受热在液体小球的各个部位同时分解释放出氨和甲醛；甲醛和尿素缩合生成聚合物，金属离子转变成氢氧化物，溶胶变成凝胶。

 

优点是：小球直径可调，尺寸散布窄；凝胶速率快，质量平均；设备要求低。

缺陷是：杂质离子和水分较多，体积膨胀率较大。

 

2、微米级氧化锆陶瓷球的制备办法

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国际外微米级陶瓷球研讨颇多。ZrO2微球已制备出来，并被用作高效液相色谱固定相，次要制备办法有油乳化法和聚合一诱导胶体凝聚法（PICA）。

 

（1）油乳法

目前，油乳法制备 ZrO2微球研讨成为热点。毫米级ZrO2陶瓷球制备工艺为：以氧氯化锆为原料，Span-80和聚焦消费升级、多维视频、家庭场景、数字营销、新零售等创新领域，为用户提供更多元、更前沿、更贴心的产品，满足用户日益多样化、个性化的需求。Tween85为乳化剂，环己烷为无机相，然后以1800r/min搅拌5r/min构成W/O型乳状液，迅速参加过量尿素和六次甲基四胺，持续搅拌48h后中止，经洗濯、枯燥、800℃灼烧、颗粒浮选，失掉2～10um范围、颗粒散布平均的微球。

 

油乳法优点是：微球粒度散布窄，比外表积径比拟理想，有较好的色谱别离效果。

 

二、氧化锆陶瓷球加工工艺

1、氧化锆陶瓷球磨加工技术条件

磨料

 

金刚石粉（粒度6μm）

 

研磨液

 

水溶性油剂

 

研磨液浓度

 

20%

 

加磨料工夫

 

15或30分钟一次

 

加工压力

 

10-30N/粒

 

V形槽角度

 

90°或120°

 

下磨盘构造

 

平板或带V形槽

 

 

2、氧化锆陶瓷球抛光加工技术条件

 

磨料

 

氧化铁

 

分散介质

 

水

 

抛光液浓度

 

1%

 

加抛光液工夫

 

3分钟一次

 

加工压力

 

2.5N/粒

 

上磨盘沟构造

 

90°或120°

 

下磨盘沟构造

 

平板或带V形槽

 

 

3、氧化锆陶瓷球加工技术

（1）自回转控制研磨法

自回转控制研磨法使上研盘和下研盘同时转动，来到达控制球自旋回转的目的。在研磨进程中可以适当改动上研磨盘和下研磨盘内外两侧研磨盘的转速，强迫改动球自旋角，使整个球外表疾速地被研磨，进步研磨效率，同时还能降低球形误差。

 

（2）磁悬浮化学机械抛光工艺

磁悬浮化学机械抛光技术应用磁流体在磁场作用下可悬浮包括磨料在内的非磁物的磁流体动力学功能，经过悬浮的聚丙烯资料下板，对陶瓷球完成一个软支撑加工。在加工进程中，普通采用比氧化锆陶瓷硬度小的抛光磨料。

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三、氧化锆陶瓷球使用

1、耐腐蚀工业方面：纺织、化工、钢铁、食品、普通产业机械、电机、机床等 。

2、耐低温工业方面：钢铁 、化学、汽车、真空设备 ，普通机械、电机等。

3、高转速机械行业方面：机床、汽车、飞机、卫星、电机、普通产业机械、真空设备等。

4、绝缘产业方面：机床、保送机械、地铁车辆等。

5、非磁性下任务机械方面：原子能反响堆、半导体安装等。

 

作者：李波涛

 

参考文献：

1、朱洪龙，《陶瓷微球成型工艺的研讨》。

2、黄勇、何锦涛，《氧化锆陶瓷制备及其使用》。