摘要：本文介绍了影响95氧化铝瓷球耐磨性的几个关建因素，并指出氧化铝瓷球原料配方中使用辅助原料引入CaO,对降低烧结温度，提高耐磨性的益处。
关健词：氧化铝瓷球；耐磨性；关键因素
1.前言
氧化铝陶瓷球是目前国际上公认的高技术陶瓷产品。它以其优良的耐磨性、耐腐蚀、高的机械强度、高的研磨效率等特性倍受青睐。目前已广泛地应用于陶瓷行业的坯釉料制备及电子、化工、冶金、煤矿等行业的超细粉生产。缩短研磨时间，提高研磨效率，得益于氧化铝本身优良的材料特性，与传统的研磨介质相比硬度高、比重大，在同一个研磨体内被研磨的物料装载量增多，球石致密，规格整齐，球与料的研磨碰撞几率增大。由于具有高的耐磨性，很大程度上保证了研磨物料化学组成的稳定性。当前一些陶瓷企业在坯釉料制备上，把它当作提高产品质量的理想研磨介质材料。
耐磨性是衡量氧化铝瓷球质量好坏的一项重要的指标，笔者对影响氧化铝瓷球耐磨性的几个因素进行了研究分析供参考。
2.原料
作为产品的基础，原料至关重要，作为氧化铝瓷球的主体原料Al2O3粉重中之重。它的纯度、-Al2O3的转化率、粉体的细度都是影响氧化铝瓷球耐磨性的重要因素。
-Al2O3转化率
作为主晶相是 -Al2O3氧化铝瓷球，选择烧结活性好、 -Al2O3转化率合适的粉体是极其重要的，转化率高低对于氧化铝瓷球的质量影响很大。
若-Al2O3的转化率高，它的煅烧温度相对较高，称料的硬度加了粉体研磨难度，而且烧结活性小，若提高烧结温度，不但增加成本还会出现晶粒长大，不利于形成均匀的微观结构，耐磨性反而下降。
若-Al2O3转化率低，它的煅烧温度相对低，粉体硬度减弱，研磨相对容易，烧结活性大，但随着晶型转变制品产生收缩更大，造成制品开裂变形。
-Al2O3转化率的高低涉及很多因素，-Al2O3在1000℃就开始变成 -Al2O3。同一煅烧温度下杂质CaO、Na2O严重影响 -Al2O3转化率，CaO、Na2O少，-Al2O3转化率高，CaO、Na2O多-Al2O3转化率低。所以粉体厂对-Al2O3原料要严格控制ＣaO、Na2O含量，对于使用-Al2O3厂主要年粉体的煅烧温度、-Al2O3的转化率及Na2O杂质的含量。煅烧温度在1400℃以上，转化率在95%左右，Na2O杂质含量小于0.2%的Al2O3粉体比较适用。
95氧化铝瓷粉体的粒度
这里实际包含二个意义,即-Al2O3粉体的粒度和配方中其它粉料的细度。众所周知，同一条件下粉料越细，比表面积就越大，表面自由能越高，烧结推动力越大，烧结温度降低。在生产中严格控制-Al2O3粉体和其它粉料的细度是把握氧化铝瓷球整体质量的关键之一。配方中较为合适的颗粒级配为，用一定比例搭配的粗细Al2O3粉体入磨，一般研磨40多小时，出磨细度平均３～５。这一作法起码有二个好处：（１）进磨粒度不同，研磨后出磨粒度会有一个“粒度梯度”，趋向合理的颗粒级配，小颗粒填充大颗粒间的空隙，使密度提高。（２）粉体很细，达到最紧密堆积状态，为堆积密度、致密性呈现理想值创造条件。同时严格控制粉体细度也为喷雾造粒工序创造了条件。
3.辅助原料的影响
辅助材料的加入要选择适当的种类、数量、化学成分要稳定，颗粒细度要均匀，这样不仅可以降低烧结温度，还会提高氧化铝瓷球的密度和耐磨性。
Al2O3－SiO2－CaO－MgO四元系统的配方已被众多厂家采用，只是生产条件工艺配方各异，但基本理论趋于一致。
以白云石或方解石形式引入的CaO、MgO与所加入的高岭土共同生成二元、三元或更复杂的低共熔物，这些液相的生成温度很低，大大降低了烧结温度。有些厂也用轻质碳酸钙和滑石引入CaO、MgO，目的是一样的，效果相差不大。
3.1 MgO的引入
加入适量的MgO，能与Al2O3生成镁铝尖晶石，在高铝瓷中能抑制晶体的发育速度，使它的晶体细小，提高制品性能。MgO还能与Al2O3及其他物质生成低熔点的玻璃体，降低烧结温度，起助熔作用。笔者认为MgO最适宜的加入量为１～２％。
3.2 CaO的引入
CaO与MgO同为碱土金属氧化物，化学性质很相似。CaO的加入与Al2O3生成CaO·6Al2O3促进烧结。Ca2+的离子半径比Al3+离子半径大，所以CaO很难固溶于Al2O3，而是存在于氧化铝陶瓷的晶界或表面上，从而对晶粒的扩散和生长起了阻碍作用，在生产中一定要严格控制其加入量，否则会使瓷坯显气孔率增大，使制品耐磨性下降。将CaO的加入量控制在１～２％，烧成工艺易于控制，瓷坯性能稳定。
４.成形
应用先进的等静压成形技术，克服了其它成形方法带来的空心、分层、致密性差等缺点，不仅提高了成品率和生产效率，对提高耐磨性效果也非常明显。
成形压力对生坯的密度、烧成收缩、烧成温度的影响是显而易见的。在一定的压力范围内压力增大，生坯密度增大，烧成收缩降低。
压力的大小也影响烧成温度，同一种制品压力不同烧成温度可导２０～５０℃的差别。因此瓷球的优良特性是非常重要的。
５.烧成
烧成是决定产品质量的关键，因此制订合理的升温曲线是保证产品质量的关键因素。
在烧结中晶粒尺寸、液相组成及数量、气孔形状和数量都会因温度的高低、升温速率和保温时间长短发生变化并严重影响产吕质量。一般认为适当提高温度延长保温时间对制品有利，可使反应充分，气孔缓慢排除，从而获得高质量的制品。但若温度过高，升温速率过慢，保温时间过长对制品性能的影响是不利的。往往会由于液相量的增加，导致制品发脆，耐磨性下降。因此，一般情况下，在烧结反应临近完成时适当将升温速率加快，抑制晶体的异常长大和过多液相量的出现。有资普报道，在一定的烧成制度下，对于95 Al2O3瓷而言，有一个临界温度，超过这个温度重结晶会突然加速进行，即使把保温时间缩得很短，也无法有效控制晶粒尺寸的长大，在低于临界温度的条件之下，适当延长保温时间对获得高质量的制品是有利的。
６.结语
综上所述，氧化铝瓷球的生产过程是一项非常复杂的系统工程，各种参数，指标相互联系又相互影响，应在生产中不断总结经验，从而形成一套科学合理的工艺参数，方能生产出高质量的氧化铝瓷球
信息来源：中国陶瓷信息资源网
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