日本 hiraceramics 氧化鋯研磨球的耐磨性研究

一、引言

二、氧化鋯研磨球耐磨性的一般影響因素

1. 材料特性

• 粉體原料：氧化鋯陶瓷研磨介質(zhì)多用 3mol% Y?O?部分穩(wěn)定的 ZrO?粉體制備。不同制備方法得到的粉體性能不同，例如固相法是氧化鋯粉體制備領(lǐng)域的主流方法，但質(zhì)量較差的固相粉體混合不均勻，燒結(jié)活性不佳；而電爆炸法作為氣相方法，制備的粉體具備良好的燒結(jié)性能。粉體的燒結(jié)活性、顆粒度、流動(dòng)性等影響著最終研磨球的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響耐磨性。均勻致密的微觀結(jié)構(gòu)能減少晶粒脫落幾率，提高耐磨性。

• 添加劑：在以氧化鋁材料為主料的研磨介質(zhì)中添加改性增韌的氧化鋯，可生產(chǎn)出高硬度無(wú)機(jī)非金屬研磨介質(zhì)，如鋯鋁耐磨陶瓷研磨體。合理的添加劑能改善材料的性能，增強(qiáng)其耐磨性。

2. 制備工藝

• 成型工藝：滾動(dòng)成型法能簡(jiǎn)單高效生產(chǎn)小粒徑陶瓷球，但對(duì)粉體性能要求高。通過(guò)控制成型參數(shù)，如粉料與粘結(jié)劑的比例、滾鍋轉(zhuǎn)速等，配合合理的預(yù)拋光、干燥制度，可得到圓度好、強(qiáng)度合適的球坯，最終影響研磨球的耐磨性。例如在粉料與粘結(jié)劑比例為 5∶1、滾鍋轉(zhuǎn)速為 40r/min 的參數(shù)下，能獲得較好的球坯。

• 燒結(jié)工藝：燒結(jié)溫度對(duì)氧化鋯陶瓷磨球的性能影響顯著。研究表明，固相粉和爆炸粉制成的陶瓷微珠均在 1500℃的燒成溫度下耐磨性能最好。在該溫度下，微珠能致密化，相對(duì)密度達(dá)到 97% 以上。

3. 使用條件

• 研磨環(huán)境：在不同的研磨介質(zhì)中，如在硫酸分解攀枝花鈦鐵礦的磨浸聯(lián)合工藝中，不同陶瓷研磨球的腐蝕和摩擦行為不同。氧化鋯球的腐蝕主要符合摩擦機(jī)制。在濕法研磨中，研磨液的性質(zhì)、酸堿度等也可能影響氧化鋯研磨球的磨損。

• 研磨參數(shù)：在納米硅濕法超細(xì)研磨中，氧化鋯珠填充率越大，制備的納米硅粒徑越小，但氧化鋯珠磨損越嚴(yán)重；氧化鋯珠尺寸越大，制備的納米硅粒徑越大，且氧化鋯珠磨損也受影響。此外，提高固含量和主軸轉(zhuǎn)速會(huì)使納米硅粒徑減小，但也會(huì)增加氧化鋯珠的磨損。

三、針對(duì)日本 hiraceramics 氧化鋯研磨球耐磨性研究的推測(cè)方向

1. 材料與制備工藝層面

• 材料成分分析：深入研究 hiraceramics 氧化鋯研磨球的具體成分，除了主要的氧化鋯及穩(wěn)定劑，是否添加了特殊的微量元素或添加劑來(lái)提升耐磨性。對(duì)比常規(guī)氧化鋯研磨球的成分，分析這些差異對(duì)耐磨性的潛在影響。例如，某些特殊添加劑可能改變材料的晶體結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)晶界結(jié)合力，從而減少磨損。

• 制備工藝剖析：了解其采用的成型工藝和燒結(jié)工藝細(xì)節(jié)。若采用滾動(dòng)成型，其對(duì)粉體性能的把控及成型參數(shù)的設(shè)置可能有之處；在燒結(jié)環(huán)節(jié)，燒結(jié)溫度、升溫速率、保溫時(shí)間等因素如何協(xié)同作用以優(yōu)化研磨球的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高耐磨性。通過(guò)與其他研究中最佳工藝參數(shù)對(duì)比，評(píng)估 hiraceramics 工藝的優(yōu)勢(shì)與不足。

2. 性能測(cè)試與微觀結(jié)構(gòu)表征

• 耐磨性測(cè)試：采用多種耐磨性測(cè)試方法，除了常見(jiàn)的自磨損率測(cè)試，還可進(jìn)行模擬實(shí)際工況的磨損測(cè)試，如在不同行業(yè)典型的研磨環(huán)境中測(cè)試其磨損情況。對(duì)比在相同條件下其他品牌氧化鋯研磨球的磨損數(shù)據(jù)，明確 hiraceramics 研磨球的耐磨性優(yōu)勢(shì)。

• 微觀結(jié)構(gòu)分析：運(yùn)用 XRD（X 射線衍射）、SEM（掃描電子顯微鏡）等手段，詳細(xì)表征研磨球的物相結(jié)構(gòu)和微觀形貌。觀察晶粒尺寸、分布及晶界特征，分析微觀結(jié)構(gòu)與耐磨性之間的關(guān)系。例如，均勻細(xì)小的晶粒結(jié)構(gòu)通常與較好的耐磨性相關(guān)，探究 hiraceramics 研磨球如何通過(guò)工藝控制獲得這種理想的微觀結(jié)構(gòu)。

3. 使用性能與壽命評(píng)估

1. 實(shí)際應(yīng)用表現(xiàn)：收集 hiraceramics 氧化鋯研磨球在不同行業(yè)實(shí)際應(yīng)用中的反饋數(shù)據(jù)，了解其在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中的磨損情況、對(duì)被研磨物料的污染程度以及對(duì)研磨效率的影響。與理論研究結(jié)果相結(jié)合，評(píng)估其在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性和穩(wěn)定性。

2. 壽命預(yù)測(cè)模型：基于大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際應(yīng)用案例，嘗試建立 hiraceramics 氧化鋯研磨球的壽命預(yù)測(cè)模型。考慮材料性能、制備工藝、使用條件等多因素，為用戶提供合理的更換周期建議，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

四、結(jié)論