微纳米球形SG刚玉磨料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及到一种微纳米球形SG刚玉磨料及其制备方法。技术要点为：将工业级拟薄水铝石与去离子水按照一定的质量比在机械搅拌的作用下配制成分散均匀的悬浮液，再在一定的温度条件下和不断搅拌的过程中，向悬浮液中滴加一定量的HNO3溶液，从而制得拟薄水铝石溶胶。将上述方法制得的溶胶通过喷雾造粒及一定的烧结工艺，即可制的具有一定尺寸的球形SG刚玉磨料。本发明专利技术制备的微纳米球形SG刚玉磨料韧性、自锐性和耐磨性好，作为高精密磨削或抛光磨料时不易划伤工件的表面，从而提高了加工精度和加工工件的表面质量，起到精密磨削和抛光的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到材料工程中磨削
，特别涉及到高精密磨削用微纳米球形SG刚玉磨料及其制备方法。
技术介绍
自从19世纪人造刚玉磨料研制成功以来，取得了极快的发展和广泛的应用，成为一类不可缺少的工业产品。由于刚玉磨料具有良好的机械性能及高温稳定性，使其在汽车、航空、航天、机械制造等领域起着不可替代的作用。传统刚玉磨料产品大多采用电能加热电弧内的氧化铝，使温度达到氧化铝的熔点以上，再经过冷却、破碎、分级等工艺，最终制得刚玉磨料。用这种方法制备的磨料，每个磨粒中含有的晶体较少，而且晶粒粗大，易产生微裂纹，磨削时磨粒易从磨具上脱落。同时由于某些磨粒形状的不规则性，该方法生产的磨料主要适用于加工效率较高的磨削，用于抛光等加工时易划伤加工工件的表面，难以达到高表面光洁度的加工。随着现代科学技术的发展，对机械零件加工精度，表面粗糙度及完整性的要求越来越高，因此对适合于精密磨削或抛光用途的磨料的要求也越来越高。目前，国内用于高精密磨削或抛光的磨料主要还是依赖于进口，而且价格昂贵。
技术实现思路
本专利技术是一种用于高精密磨削或抛光的微纳米球形SG刚玉磨料及其制备方法。用该专利技术制备出的微纳米球形SG刚玉磨料的韧性、自锐性好，同时可降低磨削或抛光时磨料对加工工件表面的划伤程度，可有效提高加工精度和工件的表面质量。本专利技术技术解决方案如下:一种微纳米球形SG刚玉磨料的制备方法，依次包括以下步骤:I)溶胶液的制备:以拟薄水铝石为原料，硝酸为胶溶剂制备拟薄水铝石溶胶液；2)造粒:采用喷雾造粒的方式对溶胶液喷雾造粒；3)煅烧:将造粒后的颗粒煅烧，即可制得微纳米球形SG刚玉磨料。步骤I)所述的溶胶液的制备时，先将工业级拟薄水铝石(其纯度不低于80%)和去离子水按照质量比10 40:90 60的比例混合，制成分散均匀的悬浮液。步骤I)所述的溶胶液的制备时，在不断搅拌的过程中向悬浮液中加入质量浓度为4% 11%的HNO3溶液；直至形成均匀、乳白色的溶胶。步骤I)所述的溶胶液的制备时，加入HNO3时温度为40_60°C。步骤2)所述的喷雾造粒时的喷雾压力为0.2-0.6MPa，干燥温度为180_220°C，造粒的粒径大小为4 10 ii m。步骤3)所述的煅烧工艺为:以3-4°C /min的速率，从室温升至1100-1300°C，到达稳定后保温80-100min,最后自然冷却至室温。升温煅烧前将喷雾干燥后的颗粒在80_100°C下干燥l_3h。一种微纳米球形SG刚玉磨料，是由上述的方法制备而成的。本专利技术的优点本专利技术的微纳米球形SG刚玉磨料的制备方法与传统的刚玉磨料产品的制备方法相比，反应过程易控制。并且以溶胶液为前驱体，体系的均匀性好，使所得的产品组织均匀，纯度高。采用喷雾造粒，使制得的磨料颗粒细小，并可调，比表面积大，表面能高，具有高的活性，所以在煅烧过程中温度低。用此方法制备的磨料在1100-1200°C都可转化为a-Al203(图1)。并且，采用喷雾造粒及一定的煅烧工艺可制备出球形微纳米直径的磨料(图2)，该磨料用于高精密磨削或抛光时不易划伤工件表面，从而提高了加工精度和加工工件的表面质量。附图说明图1为1100°C和1200°C烧结后试样XRD图谱；图2为微纳米球形SG磨料表面形貌电子扫描 图3为微纳米球形SG磨料的制备工艺图；图4为微纳米球形SG磨料抛光效果图；图5为不同条件制备得到的溶胶液的效果对比图。具体实施例方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步详细说明，而不会限制本专利技术。实施例1首先用工业级拟薄水铝石和去离子水按照10:90的质量比例混合均匀。然后将其置于恒温磁力搅拌器上搅拌，使之形成均匀的悬浮液。待上述悬浮液的温度升至50±5°C时，向悬浮液中均匀加入浓度为6%的HNO3溶液，并不断搅拌，即可制得拟薄水铝石溶胶。将上述溶胶通过喷雾干燥器喷雾造粒。在此过程中，喷雾造粒时喷雾压力为0.3MPa，干燥器内温度为200±5°C。然后将上述造粒后的粉末颗粒首先置于烘箱中80°C干燥3h后，再置于马弗炉中煅烧。煅烧完成后，随炉自然冷却，即可获得微纳米球形SG刚玉磨料。上述微纳米球形SG刚玉磨料的烧结工艺为:以3-4°C /min的速率，从室温升至1100°C，到达稳定后保温80-100min，最后自然冷却至室温。所制得微纳米球形SG磨料的粒径为5 7 y m。实施例2首先用工业级拟薄水铝石和去离子水按照20:80的质量比例混合均匀。然后将其置于恒温磁力搅拌器上搅拌，使之形成均匀的悬浮液。待上述悬浮液的温度升至45±5°C时，向悬浮液中均匀加入浓度为8%的HNO3溶液，不断搅拌制得拟薄水铝石溶胶。将上述溶胶通过喷雾干燥器喷雾造粒。在此过程中，喷雾造粒时喷雾压力为0.4MPa，干燥器内温度为185±5°C。然后将上述造粒后的粉末颗粒首先置于烘箱中80°C干燥3h后，再置于马弗炉中煅烧。煅烧完成后，随炉自然冷却，即可获得微纳米球形SG刚玉磨料。上述微纳米球形SG磨料的烧结工艺为:以3-4 °C min的速率，从室温升至1300°C，到达稳定后保温80-100min，最后自然冷却至室温。所制得微纳米球形SG磨料的粒径为6 10 y m。实施例3首先用工业级拟薄水铝石和去离子水按照40:60的质量比例混合均匀。然后将其置于恒温磁力搅拌器上搅拌，使之形成均匀的悬浮液。待上述悬浮液的温度升至55±5°C时，向悬浮液中均匀加入浓度为10%的HNO3溶液，继续搅拌，即可制的拟薄水铝石溶胶。将上述溶胶通过喷雾干燥器喷雾造粒。在此过程中，喷雾造粒时喷雾压力为0.6MPa，进出风温度为200±5°C。然后将上述造粒后的粉末颗粒首先置于烘箱中80°C干燥3h后，再置于马弗炉中煅烧。烧结完成后，随炉自然冷却。即可获得微纳米球形SG刚玉磨料。上述微纳米球形SG磨料的烧结工艺为:以3-4°C /min的速率，从室温升至900°C，保温30min，然后以3-4°C /min的速率升至1300°C，到达稳定后保温80_100min，最后自然冷却至室温。所制得的微纳米球形SG刚玉磨粒的粒径为4 5 ii m。如图4 (a)、(b)、(c)分别为未经抛光的钢板、经普通磨料抛光的钢板及经本专利技术微纳米球形SG磨料抛光的钢板的效果示意图。从图中可以看出，经普通磨料抛光的试样板表面变化不是不大，表面较粗糙；经微纳米球形SG磨料抛光的试样板，划痕较少，且划痕也较浅，试样板接近于镜面。实施例4拟薄水铝石溶胶液前驱体的制备(I)固含量不同溶 胶液的制备固含量对溶胶的稳定性及胶凝时间有着重要的影响，它决定是否能形成溶胶及形成溶胶的稳定性。固定胶溶剂HNO3加入量(浓度10% )及环境温度(50V )两个条件，将工业级拟薄水铝石和去离子水按照质量比10 50:90 50的比例混合，然后将其置于恒温磁力搅拌器上搅拌，使之形成均匀的悬浮液。待上述悬浮液的温度升至50°C，向其悬浮液中均匀滴加定量HNO3胶溶剂，从而制得固含量不同的溶胶液。图5 (a)固含量不同溶胶液的胶冻时间、粘度趋势图。(2)胶溶剂加入量不同溶胶液的制备胶溶剂对拟薄水铝石的胶溶过程有比较大的影响，主要原因是因为采用不同的胶溶剂所得到的溶胶粒子的形状、大小以及性质都是不一样的.在制备高固相氧化铝溶胶的时候，通常采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微纳米球形SG刚玉磨料的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：1）溶胶液的制备：以拟薄水铝石为原料，硝酸为胶凝剂制备拟薄水铝石溶胶液；2）造粒：采用喷雾造粒的方式对溶胶液喷雾造粒；3）煅烧：将造粒后的颗粒煅烧，即可制得微纳米球形SG刚玉磨料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万隆，刘会娟，方文俊，王俊沙，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：