氧化锆陶瓷球综述 .pdfVIP

概述

氧化锆球是氧化锆材料中一类用量很大、应用面很广的产品，除了在

氧化锆类陶瓷粉体研磨中大量使用外，在其它电子陶瓷粉料，磁性材

料粉料、高技术结构和功能陶瓷粉料、日用陶瓷色料和釉料，化工和

各类涂料，机械抛光用粉料，医药和食品粉剂的超细研磨中也发挥了

为重要的作用。

氧化锆球就得解决在通常使用温度范围内（0-80℃）的单斜晶系转变

成四方晶系的问题，掺杂碱土和稀土氧化物是一种有效的方法，这样

就出现了不同的稳定剂，如氧化钇、氧化铈、氧化镁和氧化钙等。

实践证明，氧化钇和氧化铈稳定的氧化锆珠是较理想的研磨介质，具

有较高的断裂强度和耐磨性。

常见的几种晶相的氧化锆。

不同的稳定剂、同一种稳定剂不同的量所稳定的氧化锆，晶相结构都

不一样。

一、全稳定的氧化锆FSZ(FullStabilizedZirconia)：

加8%摩尔比的氧化钇或15%摩尔比的氧化钙可得到正方晶相氧化锆，

因此体系不会转变，故称为全稳定的氧化锆FSZ(FullStabilized

Zirconia)，或称正方相氧化锆。主要用作人工宝石、感应头、耐火材

料和颜料等。

二、部分稳定的氧化锆PSZ(ParticalStabilizedZirconia)：

单斜相和正方相呈现这种结构。因其具有的导热性而通常被用于加热

和导热材料。

三、四方相氧化锆TZP(TetragonalZirconiumPolycrystal)或

TTZ(TetragonalToughenedZirconia)：

加3%摩尔比的氧化钇或约12%摩尔比的氧化铈成为四方晶相氧化锆，

此晶相的产品特别适合作研磨材料。如韩国赛诺氧化锆珠CZY-95(密

度≥6.0kg/dm3)，CZC-80（密度≥6.2kg/dm3)和耐诺氧化锆球(NanorZr-

95B)，因它们具有较高的耐压强度和较的磨耗率而成为研磨介质的标

杆产品。

陶瓷介质球常见的几种成型工艺

1、毫米级氧化锆陶瓷球的制备方法毫米级陶瓷球的制备方法目前，

制备毫米级陶瓷球的方法主要有模具压制法、“行星式”滚动法、直接

热解法等。

（1）模具压制法模具压制法是广泛应用的一种成型方法，该工艺

优点是生产效率高，易于自动化；制品烧成收缩率小，不易变形。缺

点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

棒柱状或圆片形的简单瓷件，且对模具质量要求较高。若制备小尺寸

陶瓷球，效率较低。

这是陶瓷大尺寸研磨介质的常见成型方法。主要有干压成形（粉料

含水或助剂3%-7%）及等静压成型（粉料含水或助剂3%以下）。干

压成型具有操作方法方便简洁、技术、资金投资少的特点，但由于压

力分布不均匀而造成素坯内部分布不一致，从而影响制品的综合性能，

为了提高素坯的密度，在实际生产中常采用不断压力的方法。但压力

也不是越大越好，当超过限压力时，压力反而会使素坯密度下降，其

原因是层裂引起的。而等静压成型的坯体强度大，密度高且均匀，可

以制备高性能高的研磨介质球。因此工业上可以采取两种方法结合制

取高性能的陶瓷球。

工艺简述：粉体及各类助剂混匀后喷雾造粒，然后将粉料加入金属模

具预制成球，随后将脱模后的坯体进行冷等静压处理获得球坯，使用

这种工艺制备所得坯体致密度高，烧成陶瓷球密度高，好。等静压成

型法加工设备投资大，后处理成本大，一般用于生产直径大于10mm

的大尺寸高磨介球。

（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，滴加少量去离子水，颗粒随滚动筒的转动而在筒

壁上滚动，最终形成小球。

该法具有生产设备、原料、操作简单，球形度好，易于烧结的特点。

虽然成球强度不如冷等静压强，但制备成本较，可根据要求生产

0.1mm-60mm范围内各种尺寸的球。

制成球有采用泥段滚制成球的，其工艺过程是：将粉体与水，粘接剂，

增塑剂，润滑剂等加入炼泥机混炼成泥经陈腐形成塑性泥料，放入挤

泥机挤制成泥条，并切成长度与直径相当的泥段，再放入滚球机中滚

制成球坯，这种成型方法主要控制好挤泥机模头口径和切段长短就可

以得到一致性较好的泥段，滚制的球坯圆度也容易控制，但由于球坯

密度相对降，需要提高烧结温度才能获得较为致密瓷体，导致晶粒异

常长大，难以制取性能优异的耐磨的微晶氧化锆。

也有采用粉体直接滚制法的的，其工艺过程是：使用简单廉价的旋转

滚球机，先加入预制的球坯晶种，然后边旋转喷水雾边添加陶瓷粉体，

粉体不断粘附于晶种表面逐渐长大，终