本发明属于超细研磨介质制备技术领域，具体涉及一种陶瓷微珠的制备方法。
背景技术：
陶瓷微珠是指直径在5mm以下的陶瓷球体，通常以纳米陶瓷粉体为主要原料，通过各种成型工艺制备而成。近年来，随着纳米材料的发展，粒径大于5mm以上的陶瓷研磨介质已不能满足超细研磨的需求，对超细粉体生产中不可缺少的研磨材料-陶瓷微珠的需求越来越大。国内外很多超细材料均需要用陶瓷微珠进行超细研磨，比如油漆、油墨、染料、抛光材料、电池材料、化妆品、陶瓷材料等，特别在陶瓷墨水、锂电材料、纳米粉体等材料的超细研磨中，陶瓷微珠是必然选项。
目前，陶瓷微珠的制备工艺主要有滴定成型、滚制成型和喷雾成型三种。滴定成型工艺生产的氧化锆微珠球形度高、耐磨性好，但工艺复杂，产率、合格率受到很大限制。滴定成型工艺一般以丙烯酰胺为单体，单体毒性较高，不满足绿色环保的要求；另外，滴定成型采用液滴滴入高粘度油性介质的方式进行成型，微珠生坯清洗困难，生产效率不高。
喷雾成型、滚制成型工艺生产工艺简便、能够大批量生产陶瓷微珠产品，但难以制备高品质陶瓷微珠。喷雾成型、滚制成型生产的球坯气孔多、生坯密度不高、生坯缺陷多，导致烧成后的陶瓷微珠抗压强度低、不耐磨损，如果采用等静压工艺改善生坯缺陷，需要使用大量的包套模具，成本高、工艺繁琐、劳动量大。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种陶瓷微珠的制备方法，具有生产工艺简便、生产效率高、产品性能好的特点，制备的陶瓷微珠抗压强度提高了30％，微珠的磨损量降低了50％。
本发明所述的陶瓷微珠的制备方法，包括以下步骤：
(1)将陶瓷粉体进行预成型工艺，得到陶瓷微珠球坯；
(2)将预成型的陶瓷微珠球坯浸入石蜡、有机粘结剂高温混合溶液中进行包覆；其中，所述石蜡、有机粘结剂高温混合溶液中，石蜡占比60～92wt％，有机粘结剂占比8～40wt％；
(3)将包覆的陶瓷微珠球坯取出，置于温等静压设备中进行等静压压制；
(4)等静压压制完，进行排胶、高温烧结；
(5)将高温烧结后的陶瓷微珠与去离子水置于球磨罐中进行自对磨抛光，即可制得陶瓷微珠产品。
其中：
所述陶瓷粉体为氧化锆、氧化铝、硅酸锆或氮化硅中的任意一种或一种以上的混合物。
所述预成型工艺为喷雾成型或滚制成型中的任意一种。
所述石蜡、有机粘结剂高温混合溶液的温度为70～80℃。
所述石蜡为全精炼石蜡、半精炼石蜡或粗石蜡中的任意一种或一种以上的混合物。
所述有机粘结剂选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、无规聚丙烯或聚丙烯中的任意一种或一种以上的混合物。
所述温等静压设备的温度设置为40～60℃、压力为100～300mpa。
所述排胶为在500～600℃保温1～4小时排胶处理，升温速率为10～40℃/h。
所述高温烧结的温度为1400～1600℃，升温速率为120～180℃/h，保温时间为1～4h。
所述高温烧结后的陶瓷微珠与去离子水的质量比为1：1.2。
所述瓷微珠产品为直径在5mm以下的陶瓷球体。
本发明的有益效果如下：
1、本发明采用石蜡、有机粘结剂高温混合溶液包覆陶瓷微珠生坯，无需使用柔性包套模具，即可实现陶瓷微珠球坯的等静压压制，解决了喷雾成型、滚制成型工艺难以制备高品质陶瓷微珠的痛点问题。
2、本发明采用的石蜡、有机粘结剂高温混合溶液，高温下是流体，低温下固化包覆，陶瓷微珠球坯浸入石蜡、有机粘结剂高温混合溶液后，可快速取出，在空气中冷却后，即可包覆一层石蜡、有机粘结剂薄膜，该薄膜容易烧失，不会对后期陶瓷微珠球坯的脱脂、烧结造成影响。
3、本发明采用温等静压设备对陶瓷微珠坯体进行压制，石蜡、有机粘结剂薄膜在40℃以下温度比较硬脆、不耐压，60℃以上温度会发生融化现象，但在40～60℃中温水溶液中具有比较好的柔韧性，可以隔离水分，承受比较高的压力，非常适合做陶瓷微珠等静压压制的承压膜。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
(1)将3mol钇稳定氧化锆粉体进行滚制成型得到陶瓷微珠球坯，其中，3mol钇稳定氧化锆粉中氧化钇含量占比3mol％，氧化锆含量占比97mol％；
(2)将滚制成型的陶瓷微珠球坯浸入80号微晶石蜡、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物高温混合溶液中进行包覆，其中，80号微晶石蜡、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物高温混合溶液中，微晶石蜡占比92wt％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物占比8wt％，混合溶液的温度为70℃；
(3)将包覆的陶瓷微珠球坯取出，置于温等静压设备中进行等静压压制，其中，温等静压设备的温度设置为50℃、压力为150mpa；
(4)等静压压制完，进行排胶、高温烧结，其中，排胶为在500℃保温4小时排胶处理，升温速率为20℃/h，高温烧结的温度为1450℃，升温速率为120℃/h，保温时间为2h。
(5)将高温烧结后的陶瓷微珠与去离子水(质量比1:1.2)，置于球磨罐中进行自对磨抛光，即可制得直径在5mm以下、性能优异的陶瓷微珠产品，具体性能见表1。
采用抗压强度测试仪测试氧化锆微珠的抗压强度，采用阿基米德排水法测试氧化锆陶瓷微珠的致密度，采用压痕法测试氧化锆陶瓷微珠的硬度，采用研磨法测试氧化锆陶瓷微珠的耐磨性。
称量5kg氧化锆微珠，放入2.5l砂磨机中，砂磨机转速1200转，球磨24小时，清洗干浄，烘干，称量球磨后的微珠的重量，用球磨前的微珠的重量减去球磨后微珠的重量，得到微珠的损失重量，用微珠的损失重量除以微珠球磨前的公斤数和球磨时间，得到平均每小时每公斤微珠的磨损量。
实施例2
(1)将5mol铈稳定氧化锆粉体进行喷雾成型得到陶瓷微珠球坯，其中，5mol铈稳定氧化锆粉体中氧化铈含量占比5mol％，氧化锆含量占比95mol％；
(2)将喷雾成型的陶瓷微珠球坯浸入80号微晶石蜡、低密度聚乙烯高温混合溶液中进行包覆，其中，80号微晶石蜡、低密度聚乙烯高温混合溶液中微晶石蜡占比85wt％，低密度聚乙烯占比15wt％，混合溶液的温度为80℃；
(3)将包覆的陶瓷微珠球坯取出，置于温等静压设备中进行等静压压制，其中，温等静压设备的温度设置为60℃、压力为300mpa；
(4)等静压压制完，进行排胶、高温烧结，其中，排胶为在550℃保温3小时排胶处理，升温速率为40℃/h，高温烧结的温度为1500℃，升温速率为120℃/h，保温时间为4h。
(5)将高温烧结后的陶瓷微珠与去离子水(质量比1:1.2)置于球磨罐中进行自对磨抛光，即可制得直径在5mm以下、性能优异的陶瓷微珠产品，具体性能见表1。
实施例3
(1)将92瓷氧化铝粉体进行滚制成型得到陶瓷微珠球坯，其中，92瓷氧化铝中氧化铝含量占比92wt％；
(2)将滚制成型的陶瓷微珠球坯浸入80号微晶石蜡、低密度聚乙烯高温混合溶液中进行包覆，其中，80号微晶石蜡、低密度聚乙烯高温混合溶液中微晶石蜡占比85wt％，低密度聚乙烯占比15wt％，混合溶液的温度为80℃；
(3)将包覆的陶瓷微珠球坯取出，置于温等静压设备中进行等静压压制，其中，温等静压设备的温度设置为60℃、压力为100mpa；
(4)等静压压制完，进行排胶、高温烧结，其中，排胶为在530℃保温1小时排胶处理，升温速率为10℃/h，高温烧结的温度为1550℃，升温速率为180℃/h，保温时间为2h。
(5)将高温烧结后的陶瓷微珠与去离子水(1:1.2)置于球磨罐中进行自对磨抛光，即可制得直径在5mm以下、性能优异的陶瓷微珠产品，具体性能见表1。
实施例4
(1)将氮化硅粉体进行滚制成型得到陶瓷微珠球坯；
(2)将滚制成型的陶瓷微珠球坯浸入80号微晶石蜡、低密度聚乙烯、聚丙烯高温混合溶液中进行包覆，其中，80号微晶石蜡、低密度聚乙烯、聚丙烯高温混合溶液中微晶石蜡占比85wt％，低密度聚乙烯占比5wt％、聚丙烯占比10wt％，混合溶液的温度为80℃；
(3)将包覆的陶瓷微珠球坯取出，置于温等静压设备中进行等静压压制，其中，温等静压设备的温度设置为50℃、压力为220mpa；
(4)等静压压制完，进行排胶、高温烧结，其中，排胶为在600℃保温2小时排胶处理，升温速率为30℃/h，然后继续升温到800℃，自然降温到室温；
(5)排胶完毕在氮气氛围下进行热压烧结，温度为1600℃，升温速率为180℃/h，保温时间为2h，压力为100t。
(6)将高温烧结后的陶瓷微珠与去离子水(1:1.2)置于球磨罐中进行自对磨抛光，即可制得直径在5mm以下、性能优异的陶瓷微珠产品，具体性能见表1。
表1陶瓷微珠的物理性能情况
1.一种陶瓷微珠的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将陶瓷粉体进行预成型工艺，得到陶瓷微珠球坯；
(2)将预成型的陶瓷微珠球坯浸入石蜡、有机粘结剂高温混合溶液中进行包覆；其中，所述石蜡、有机粘结剂高温混合溶液中，石蜡占比60～92wt％，有机粘结剂占比8～40wt％；
(3)将包覆的陶瓷微珠球坯取出，置于温等静压设备中进行等静压压制；
(4)等静压压制完，进行排胶、高温烧结；
(5)将高温烧结后的陶瓷微珠与去离子水置于球磨罐中进行自对磨抛光，即可制得陶瓷微珠产品。
2.根据权利要求1所述的陶瓷微珠的制备方法，其特征在于：所述陶瓷粉体为氧化锆、氧化铝、硅酸锆或氮化硅中的任意一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的陶瓷微珠的制备方法，其特征在于：所述预成型工艺为喷雾成型或滚制成型中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的陶瓷微珠的制备方法，其特征在于：所述石蜡、有机粘结剂高温混合溶液的温度为70～80℃。
5.根据权利要求1所述的陶瓷微珠的制备方法，其特征在于：所述石蜡为全精炼石蜡、半精炼石蜡或粗石蜡中的任意一种或一种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的陶瓷微珠的制备方法，其特征在于：所述有机粘结剂选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、无规聚丙烯或聚丙烯中的任意一种或一种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的陶瓷微珠的制备方法，其特征在于：所述温等静压设备的温度设置为40～60℃、压力为100～300mpa。
8.根据权利要求1所述的陶瓷微珠的制备方法，其特征在于：所述排胶为在500～600℃保温1～4小时排胶处理，升温速率为10～40℃/h。
9.根据权利要求1所述的陶瓷微珠的制备方法，其特征在于：所述高温烧结的温度为1400～1600℃，升温速率为120～180℃/h，保温时间为1～4h。
10.根据权利要求1所述的陶瓷微珠的制备方法，其特征在于：所述瓷微珠产品为直径在5mm以下的陶瓷球体。
技术总结