氧化锆珠

氧化锆珠

化工原料
氧化锆珠,多為四方相氧化锆(Tetragonal Zirconium Polycrystal)組成,所以也稱“TZP”锆珠,是以微米級及亞納米級氧化锆與氧化钇為原料制成的,是用來對要求“零污染”及高粘度、高硬度物料的超細研磨及分散的一種研磨珠。
  • 中文名:氧化锆珠
  • 外文名:Tetragonal Zirconium Polycrystal
  • 别名:TZP”锆珠
  • 柔性系數:8.0Mpa.m
  • 密度:>6.0g/cm

簡介

氧化锆珠(簡稱“TZP”锆珠)以微米級及亞納米級原料,用先進的工藝制成。主要應用于要求“零污染”及高粘度、高硬度物料的超細研磨及分散,如:電子陶瓷、磁性材料、氧化锆、氧化矽、矽酸锆、钛白粉、醫藥食品、顔料、染料、油墨、特種化工行業。主要技術指标:

●化學成份:ZrO294.6%,Y2O35.2±0.2% ●密 度:>6.0g/cm

●填充密度:3.7-3.9g/cm

●硬 度:HRA>87,莫氏9級

●柔性系數:8.0Mpa.m

●壓碎強度:150kgf(2mm)

●磨 耗 值:達國際先進水平

●規 格:Φ0.6-0.8,Φ0.8-1.0,Φ1.0-1.2,Φ1.2-1.4,Φ1.4-1.7,(mm)

Φ1.5-2.0,Φ2.0-2.5,Φ3,Φ4,Φ5,Φ8,Φ10……也可為用戶定制

主要性能

●球體圓整體度好,表面光滑,有珍珠般光澤;

●有非常的韌性,耐沖擊,在高速運轉中不碎裂。

●TZP锆珠的耐磨性是玻璃珠的30-50倍;

●TZP锆珠密度比其它研磨珠高,有極高的研磨效率,可以提高物料固含量或加大物料流量。

具有以下特點:

1.極低的(ppm級)磨耗

2.極高的硬度不易破碎有利于高硬度物料的研磨

3.極高的密度能有效提高研磨效率

适用範圍

1、耐磨損、耐腐蝕産品:塗料、紡織、顔料、印染

2、高強度、高韌性産品:磁性材料、壓電陶瓷、介電陶瓷

3、防止污染:醫藥、食品、化妝品

4、陶瓷:電子陶瓷、耐火陶瓷、結構陶瓷

碎珠原因

1、碎珠産生的原因

市場上現流行的玻璃珠、矽酸锆珠和純锆珠,就生産工藝來說,基本上為電熔法和燒結法兩種。珠子在熱空氣、冷空氣或電解液中成型,如在某一關健技術

參數沒控制好,就會産生如下的易碎珠:

1.1、 氣泡珠

1.2、 雪人珠

1.3、 尾巴珠

1.4、 扁平(橢圓)珠

以上珠子因帶有應力集中區域,在研磨當中容易破碎,故選擇珠子時,應盡量避免此類珠子。

2、氧化锆珠的正常磨耗和破碎的判斷

通常情況下,工作一段時間的氧化锆珠變小,表面圓滑而不帶棱角,這應是正常珠子的磨耗;相反,如珠子當中出現帶棱角、片狀異形珠時這應是産生了碎珠。

3、碎珠産生原因

就珠子本身而言,一方面是珠子的質量問題,另一方面或者是此種材料的珠子強度不能勝用某種型号的砂磨機。如瑞士的Dyno-mill ECM卧式砂磨機和德國Drais的DCP立式砂磨機,因輸入的能量密度比較高,通常建議使用純锆珠。

另外,氧化锆珠在砂磨機正常工作下,以受到大約1公斤的壓力,相對玻璃珠能承受約5000公斤力和矽酸锆珠9000公斤而言,氧化锆珠在砂磨機中的受力是微不足道的,所以碎珠的原因應集中在設備上和工藝上,而采取相應的解決辦法。

相似材料

氧化锆珠、矽酸锆、锆鋁複合材料都是屬于研磨介質,但是國内還沒有一個有關锆系列研磨介質的統一的命名标準,市場對氧化锆珠或相近的産品稱呼五花八門。

下面就珠子成品組成和最終化學結構依國際上通用的行業标準作闡述。

氧化锆分子式為ZrO2,英語單詞為Zirconia 或者Zirconium Oxide,純氧化锆主要以三種形體存在,單斜晶系(m-ZrO2)、四方晶系(t-ZrO2)、正方晶系(c-ZrO2)。

這三中形體在不同的溫度下可以相互轉變,小于1300℃下是以單斜晶系存在。單斜晶系因晶胞本身的結構受外力的作用下體系很不穩定;四方晶系和正方晶系的晶格結構卻相當的穩定。

作為起分散和研磨物料作用的介質球——氧化锆珠(或氧化锆球)就得解決在通常使用溫度範圍内(0-80℃)的單斜晶系轉變成四方晶系的問題,摻雜堿土和稀土氧化物是一種有效的方法,這樣就出現了不同的穩定劑,如氧化钇、氧化铈、氧化鎂和氧化鈣等。實踐證明,氧化钇和氧化铈穩定的氧化锆珠是較理想的研磨介質,具有較高的斷裂強度和耐磨性。

不同的穩定劑、同一種穩定劑不同的量所穩定的氧化锆,晶相結構都不一樣。下面列出常見的幾種晶相的氧化锆。

一、全穩定的氧化锆FSZ(Full Stabilized Zirconia):

加8%摩爾比的氧化钇或15%摩爾比的氧化鈣可得到正方晶相氧化锆,因此體系不會轉變,故稱為全穩定的氧化锆FSZ(Full Stabilized Zirconia),或稱正方相氧化锆。主要用作人工寶石、感應頭、耐火材料和顔料等。

二、部分穩定的氧化锆PSZ(Partical Stabilized Zirconia):

單斜相和正方相呈現這種結構。因其具有優秀的導熱性而通常被用于加熱和導熱材料。

三、四方相氧化锆TZP(Tetragonal Zirconium Polycrystal) 或TTZ(Tetragonal Toughened Zirconia):

加3%摩爾比的氧化钇或約12%摩爾比的氧化铈成為四方晶相氧化锆,此晶相的産品特别适合作研磨材料。如賽諾氧化锆珠CZY-95(密度≥6.0kg/dm3),CZC-80(密度≥6.2kg/dm3)和耐諾氧化锆球(NanorZr-95B),因它們具有較高的耐壓強度和較低的磨耗率而成為研磨介質的标杆産品。 [3] 

為了更清楚的縷清什麼是氧化锆珠,有必要将現市場上其它産品列出,以作比較。

一、矽酸锆(Zircon or Zirconium Silicate):

矽酸锆可以看作是一種複合氧化物,由相同摩爾比的氧化矽和氧化锆組成,分子式為ZrSiO4。比重約為4.0kg/dm3,維氏硬度約為1000kgf/mm2。矽酸锆珠因其中等的密度和硬度,優良的耐磨性和價格比氧化锆珠便宜而被普遍的使用。

按珠子定相工藝來說分燒結和電熔法兩種。由锆英砂作原料的經燒結做出來的珠子是以一緻的微觀結構體現,其代表産品是賽諾矽酸锆珠CZS-64;後者是以氧化锆粉和氧化矽粉熔融混合而成,微觀結構是以氧化锆晶體和氧化矽玻璃體分别存在,同時空腔珠不能避免也是此工藝的一缺陷。

由于曆史的原因,很多人把矽酸锆珠誤稱為氧化锆珠,而把其稱作锆珠是一種簡稱;當然也有人把氧化锆珠簡稱為锆珠,混亂就此産生。

二、锆鋁複合材料(ZrO2 & Al2O3 Complex Ceramic):

氧化锆和氧化鋁按不同的摩爾比組成氧化物的複合材料,按兩者比例的多寡分锆增韌氧化鋁和鋁增韌氧化锆,磨介的代表産品是耐諾複合锆珠NanorZr-30和NanorZr-76;這兩種珠子的産生主要從改善材料的性能和降低成本來考慮,但不是實際意義上的氧化锆珠或純锆珠。

如何辯别氧化锆珠的真僞和選擇高質量的氧化锆珠,除了注重研磨介質的外型、表面光澤、密度和耐壓強度的物理表征外,還要跟蹤使用後珠子的狀況,表面粗糙、變形嚴重的珠子應盡快更換。

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