專利名稱：稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球的制備方法，屬于結(jié)構(gòu)陶瓷技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
健身球是我國(guó)民間的傳統(tǒng)健身保健器具之一。通過(guò)指掌運(yùn)動(dòng)，可以使手指、手掌、 手腕彎曲伸展靈活，促進(jìn)指、腕、肘等上肢肌肉的運(yùn)動(dòng)，有很好的損傷恢復(fù)和康復(fù)功能，可防止和糾正老年人退行性病變所致的上肢麻木無(wú)力、顫抖、握力減退等癥狀。有利于調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)的功能，達(dá)到鎮(zhèn)靜怡神、健腦益智的功效，從而增進(jìn)自身臟腑的生理功能，發(fā)揮“動(dòng)則不衰”的生理效應(yīng)。而且手部的運(yùn)動(dòng)能使腦部的供血更加充足，能有效保健大腦，減緩老年人腦部的老化速度，還能避免老年癡呆癥的發(fā)生。健身球在鍛煉時(shí)比較安全，不容易出現(xiàn)損傷。所以健身球是深受廣大中老年人喜歡的健身益壽用品。傳統(tǒng)的健身球有許多是采用含 Cr量高的不銹鋼等金屬材料制作而成。金屬材料相對(duì)的比重大，易被人體汗液等腐蝕產(chǎn)生 Cr6+而不利于健康與環(huán)保，且在使用時(shí)也相對(duì)容易磨損。同時(shí)，采用金屬材料制作的健身球其品種單調(diào)、顏色單一，已遠(yuǎn)不能滿足人們對(duì)新穎、時(shí)尚的審美需求。發(fā)明專利《核桃健身球及其制作方法》(ZL200510012364.幻以天然核桃殼為球殼，浸入食用油與紅色印臺(tái)油構(gòu)成的混合油上色，在使用過(guò)程中因不斷磨損而逐漸掉色。實(shí)用新型《黑色陶瓷遠(yuǎn)紅外健身球》(ZL88219507. 7)采用提釩尾渣為部分原料制作健身球，因提釩尾渣中含有不同程度的鉻，在使用過(guò)程中可能被手上的汗液腐蝕而對(duì)人體和環(huán)境造成損害。發(fā)明專利申請(qǐng)《工藝保健粘土球》(公開號(hào)CN101376586)采用重量百分比粘土 60-75%、稀土粉15-20%、硅藻土 5-10%、膨潤(rùn)土 4-8%、滑石1-2 %，在該組份中加入適量色粉制成不同顏色的組合物，經(jīng) 1000-130(TC下保溫5-7小時(shí)進(jìn)行高溫焙燒的產(chǎn)品是一種硅酸鹽陶瓷產(chǎn)品，在使用中易因跌落造成損壞。健身球的直徑一般在40 60mm，直徑大于20mm的氧化鋯陶瓷球，在制備過(guò)程中極易出現(xiàn)表面裂紋或開裂的情況，從而嚴(yán)重影響陶瓷球的產(chǎn)品質(zhì)量及外形美觀。同時(shí)，對(duì)于直徑大于20mm的氧化鋯陶瓷球在進(jìn)行鏡面拋光時(shí)采用的都是單個(gè)研磨拋光的方法，其制作效率極低、成本高，從而遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種直徑為30 80mm的稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球，同時(shí)提供一種稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球的制備方法以解決大尺寸氧化鋯陶瓷球制備過(guò)程中易出現(xiàn)裂紋的缺點(diǎn)，優(yōu)質(zhì)高效地將陶瓷球表面加工至鏡面的方法。本發(fā)明所采用技術(shù)方案為以稀土釔穩(wěn)定氧化鋯氣流粉和稀土氧化物為原料，經(jīng)配料球磨、噴霧干燥、灼燒、攪拌球磨及造粒、成型、生坯加工、預(yù)燒結(jié)、燒結(jié)或真空燒結(jié)、機(jī)械加工、拋光處理后制得表面粗糙度Ra < 0. 15 μ m ；整體呈單一白色或金黃色或粉紅色。 其中白色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球由3. 0-18. Owt % Y203>82. 0-97. Owt % &02組成，金黃色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球由 4. 1-5. 4wt% Y203、80. 1-94. 4wt% Zr02、0. 1-1. 9wt%Tb407、0. 1-5. 9wt % Pr6011、0. 01-0. 49wt % La203、0. 01-0. 29wt % Gd203、0. 1-14. 9wt % Ce02組成，粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球由4. 81-5. 49wt % Y203>92. 01-94. 40wt % ZrO2>0. 11-0. 79wt%Nd203>0. 51-2. 81wt% Er2O3^O. 06-0. 49wt% La2O3^O. 11-0. 29wt% Sc2O3 組成。本技術(shù)方案的優(yōu)選方案是白色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球優(yōu)選由4. 0-10. Owt% Y203、90. 0-96. Owt % 組成；金黃色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球優(yōu)選由4. 1-5. Owt % Y203、85. 0-92. 5wt % Zr02、0. 3-1. 5wt % Tb407、1. 5-5. 5wt % Pr6011、0. 05-0. 40wt % La203、0. 1-0. 20wt% Gd203、l. 0-8. 5wt % Ce02組成；粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球優(yōu)選由 5. 0-5. 4wt% Υ203、92· 5-93. 5wt% ZrO2,0. 10-0. 40wt% La2O3>0. 20-0. 70wt% Nd2O3, 0. 6-2. Owt% Er203、0. 15-0. 25wt% Sc2O3 組成。本技術(shù)方案的最佳方案是白色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球最佳由4.5-6.
Y2O3>94. 0-95. 5wt% 組成；金黃色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球最佳由4. 5-5. Owt % Y203、85. 0-90. Owt % Zr02、0. 5-1. 5wt % Tb407U. 5-4. Owt % Pr6011、0. 20-0. 40wt % La203、0. 1-0. 20wt % Gd203,2. 0-4. Owt % Ce02組成；粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球最佳由 5. 1-5. 4wt % Υ203、92· 5-93. 5wt % ZrO2>0. 1-0. 3wt % La2O3>0. 2-0. 7wt % Nd203、 0. 6-1. 6wt% Er203、0. 10-0. 25wt% Sc2O3 組成。本技術(shù)方案的具體工藝路線包括下述步驟步驟1 將釔穩(wěn)定氧化鋯氣流粉、稀土氧化物按權(quán)利要求1配方配料后按重量比釔穩(wěn)定氧化鋯氣流粉及稀土氧化物總量去離子水有機(jī)醇類聚合物=1 1 1. 5 0 0. 1的比例置于球磨機(jī)中混合均勻并球磨至D5tl = 0. 4 1. 5um ；步驟2 噴霧干燥將步驟1中得到的球磨后混合物進(jìn)行噴霧干燥，得到200°C時(shí)灼減量< 3wt%的白色或金黃色或粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯粉體顆粒料；步驟3 將步驟2得到的白色或金黃色或粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯粉體顆粒料分別在電輥道窯經(jīng)中以升溫速度為0. 5 5°C /min、灼燒溫度為900 1300°C、保溫時(shí)間為2 10小時(shí)灼燒，得到白色或金黃色或粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯粉料；步驟4 將步驟3得到的白色或金黃色或粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯粉料分別進(jìn)行攪拌球磨和造粒，攪拌球磨時(shí)按重量比將稀土復(fù)合氧化鋯粉料以粉料去離子水生坯增強(qiáng)劑=1 1 1. 5 0 0. 1投入到攪拌球磨機(jī)中球磨，至粉料粒徑為D5tl = 0. 4 1. 5um 后，將球磨后的物料進(jìn)行噴霧造粒；得到顆粒粒徑為IOum 150um的白色或金黃色或粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷的造粒粉；步驟5 將步驟4得到的白色或金黃色或粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯造粒粉按所需單一顏色置于模具中以50 100T壓力進(jìn)行預(yù)壓成型得到預(yù)壓成型坯，然后采用濕式等靜壓機(jī)以150 210MI^壓力進(jìn)行二次成型得到生坯并加工成球形坯體。步驟7 將步驟6制得的球形坯體以0. 5 5°C /min升溫至400 900°C并保溫 5 15小時(shí)按序排放在預(yù)燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，得到預(yù)燒結(jié)坯體。步驟8 將步驟7得到的預(yù)燒結(jié)坯體以升溫速率為0. 2 2V /min、保溫時(shí)間2 10小時(shí)，燒結(jié)溫度1450 1600°C的條件在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，得到燒結(jié)坯體；步驟9 將步驟8所述的燒結(jié)坯體進(jìn)行精密機(jī)加工，得到稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球精坯體。
步驟10 將步驟9所得到的球體精坯與助磨粉放入研磨設(shè)備中進(jìn)行粗研后分離助磨粉，再轉(zhuǎn)入拋光設(shè)備中，然后加入拋光劑進(jìn)行精拋處理，得到表面粗糙度< RaO. 15um、直徑為30 80mm的稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球。本工藝路線的優(yōu)選方案之一為步驟1中所述釔穩(wěn)定氧化鋯氣流粉由 3. 0-18. Owt% Υ203、82· 0-97. Owt% ZrO2組成、粒徑為0. 2 1. 5um，稀土氧化物按配方以單一稀土氧化物和/或相應(yīng)混合稀土氧化物配料。本工藝路線的再一優(yōu)選方案為步驟4所述生坯增強(qiáng)劑按重量比聚乙烯醇酯季銨鹽甲基纖維素油酸=1 0 8 0 4 0 1配制。本工藝路線的再一優(yōu)選方案為步驟10所述的助磨粉由剛玉砂、碳化硅砂、碳化硼砂或氧化鋁粉配制而成，所述的拋光劑由金剛石拋光液、硬脂酸鹽、烷基醇酰胺或聚丙烯酸酯配制而成。稀土復(fù)合的氧化鋯陶瓷材料不同于傳統(tǒng)的日用陶瓷材料，其具有很好的斷裂韌性和抗摔性能，硬度高，耐磨損、耐腐蝕、長(zhǎng)期使用不變色、不生銹。采用稀土復(fù)合的氧化鋯陶瓷材料制備的健身球與金屬材料制備的健身球相比，具有重量適中、極耐磨損，長(zhǎng)期使用均光亮如鏡，不被人體汗液等腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，且顏色多樣，適合不同人群的需求，是真正的健身益壽、健康環(huán)保、新穎時(shí)尚的健身用品。本發(fā)明提供的稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球其制品表面圓滑光亮如鏡，色彩光亮艷麗，不變色、不生銹；材料硬度高，日常生活中不被磨損和腐蝕，且重量適中，是一種既新穎時(shí)尚又健康環(huán)保且十分適合中老年男女活筋健體、養(yǎng)生益壽之用的上佳高檔用品。本發(fā)明采用稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷材料制備的白色、金黃色、粉紅色多種色澤的健身球，色澤均勻一致，如玉般亮麗無(wú)比。本發(fā)明提供的稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球的制備方法有效解決了大尺寸系列氧化鋯陶瓷球制備過(guò)程中表面易出現(xiàn)月牙形裂紋或龜裂的現(xiàn)象，制備的健身球其表面粗糙度可達(dá)到RaO. 15um以下.本發(fā)明生產(chǎn)效率高、制作成本低，對(duì)促進(jìn)稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷的推廣與應(yīng)用起著十分重要的作用。


圖1是本發(fā)明的工藝路線圖。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例150mm金黃色稀土復(fù)合氧化鋯健身球，參看圖1，按下述步驟進(jìn)行步驟1 取含4. 5wt% Y203>95. 5wt% ZrO2的稀土釔穩(wěn)定氧化鋯氣流粉100公斤、稀土氧化物 Tb4O7O. 2kg、Pr6O11 0. 8kg、La2O3O. 1kg、Gd2O3O. 2kg、CeO2 8 公斤、去離子水 120 公斤、有機(jī)醇類聚合物(按重量比PVA/CMC = 1，下同)1公斤投放到滾筒球磨機(jī)中進(jìn)行球磨， 得到D5tl = 1. 5um的金黃色稀土復(fù)合氧化鋯均勻懸浮料液。步驟2 將步驟1中混合制得的懸浮液采用壓力式噴霧干燥機(jī)進(jìn)行噴霧干燥，噴霧干燥時(shí)塔內(nèi)的負(fù)壓為-10 _60Pa，出風(fēng)口溫度為100 150°C，噴霧干燥后的金黃色稀土復(fù)合氧化鋯顆粒料在200°C的灼減量為2%。步驟3 將步驟2制得的干燥后的顆粒料采用電輥道窯進(jìn)行灼燒，以0. 5 1°C /min升溫至溫度為900°C后保溫時(shí)間10小時(shí)，冷卻后得到金黃色稀土復(fù)合氧化鋯粉料。步驟4 按重量比將步驟3制得的粉料以粉料去離子水生坯增強(qiáng)劑(聚乙烯醇酯季銨鹽甲基纖維素油酸=1:1:1:1重量比)=1 1 0. 01放入攪拌球磨機(jī)中進(jìn)行攪拌球磨，生坯增強(qiáng)劑為由聚乙烯醇、酯季銨鹽、甲基纖維素、油酸組成的膠合物，攪拌球磨后出料的粉料粒徑為D5tl = 1. 42um，攪拌球磨后的料液采用離心式噴霧干燥機(jī)進(jìn)行噴霧造粒，在離心噴霧造粒過(guò)程中霧化盤的轉(zhuǎn)速為6500 8000轉(zhuǎn)/分鐘，出風(fēng)口溫度為110 180°C，得到顆粒粒徑為IOOum 140um，具有很好流動(dòng)性的金黃色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷的造粒粉。步驟5 將步驟4中得到的造粒粉置于模具中采用四柱液壓機(jī)以壓力為150T進(jìn)行一次預(yù)壓成型，再以壓力為180MPa，保壓時(shí)間為15分鐘采用濕式等靜壓機(jī)進(jìn)行二次成型， 得到圓柱形的生坯。步驟6 將步驟5得到的圓柱形生坯在數(shù)控機(jī)床上加工成球形狀的生坯體。步驟7 將步驟6制得的球形狀的生坯體單層、單層排放入抽屜式排膠爐窯內(nèi)進(jìn)行以升溫速率為0. 5 1°C /min，預(yù)燒結(jié)溫度900°C，保溫時(shí)間5小時(shí)，冷卻后得到預(yù)燒結(jié)坯體。步驟8 將步驟7得到的預(yù)燒結(jié)坯體以升溫速率為0. 5 2V /min，燒結(jié)溫度為 1450士2°C，燒結(jié)時(shí)間10小時(shí)的條件在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，得到制品的燒結(jié)坯體；步驟9 將步驟8所述的燒結(jié)坯體通過(guò)高精密萬(wàn)能工具磨床加工至球體圓度達(dá)到 0. 02 0. 10mm，表面粗糙度達(dá)到Ral. 6um以下的所需尺寸的健身球的精坯體。金剛石砂輪的粒度為60 800目，金剛石的濃度為50% 200%。步驟10 將步驟9所得到的精坯體先放入低速離心式研磨機(jī)以轉(zhuǎn)速為15 90轉(zhuǎn) /min、時(shí)長(zhǎng)為16小時(shí)進(jìn)行粗拋后再放入高速鏡面拋光機(jī)中以轉(zhuǎn)速為90 180轉(zhuǎn)/min、時(shí)長(zhǎng)為72小時(shí)進(jìn)行精拋處理，得到直徑為50mm、表面粗糙度值小于RaO. 15um的呈鏡面的金黃色
稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球。本實(shí)例所生產(chǎn)的金黃色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球的主要尺寸及外觀指標(biāo)如表1 所示。實(shí)施例232mm金黃色稀土復(fù)合氧化鋯健身球，參看圖1，按下述步驟進(jìn)行步驟1 取含5. 9wt% Y2O3>94. Iwt % 稀土釔穩(wěn)定氧化鋯氣流粉100公斤、稀土氧化物 Tb4072kg、Pr6O11 6. 5kg、La2O3 0. 5kg、Gd2O3O. 3kg、CeO2 1 公斤、去離子水 111 公斤、 有機(jī)醇類聚合物11公斤投放到滾筒球磨機(jī)中進(jìn)行球磨混合，得到D5tl = 0. 5um的均勻懸浮料液。步驟2 將步驟1中混合制得的混合液采用壓力式噴霧干燥機(jī)進(jìn)行噴霧干燥，噴霧干燥時(shí)塔內(nèi)的負(fù)壓為-10 _60Pa，出風(fēng)口溫度為100 150°C，噴霧干燥后的金黃色稀土復(fù)合氧化鋯顆粒料其200°C的灼減量為1. 7%。步驟3 將步驟2制得的干燥后的顆粒料采用電輥道窯進(jìn)行灼燒，灼燒溫度為 1300°C，升溫速度為3 5°C /min，保溫時(shí)間為2小時(shí)，得到金黃色稀土復(fù)合氧化鋯粉料。步驟4 按重量比將步驟3制得的粉料以粉料去離子水生坯增強(qiáng)劑(聚乙烯醇甲基纖維素油酸=1:1:1重量比)=1 1 0. 1放入攪拌球磨機(jī)中進(jìn)行攪拌球磨，生坯增強(qiáng)劑為由聚乙烯醇、酯季銨鹽、甲基纖維素、油酸組成的膠合物，攪拌球磨后出料的粉料粒徑為D5tl = 0. 43um，攪拌球磨后的料液采用離心式噴霧干燥機(jī)進(jìn)行噴霧造粒，在離心噴霧造粒過(guò)程中霧化盤的轉(zhuǎn)速為6500 8000轉(zhuǎn)/分鐘，出風(fēng)口溫度為110 180°C， 得到顆粒粒徑為120um 150um，具有很好流動(dòng)性的金黃色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷的造粒粉。步驟5 將步驟4中得到的造粒粉置于模具中采用四柱液壓機(jī)進(jìn)行一次預(yù)壓成型， 預(yù)壓成型的壓力為75T，再采用濕式等靜壓機(jī)進(jìn)行二次成型，濕式等靜壓機(jī)二次成型時(shí)的壓力為150MPa，時(shí)間為15分鐘，得到圓柱形的生坯。步驟6 將步驟5得到的圓柱形的生坯在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行生坯的加工，得到球形狀的生坯體。步驟7 將步驟6制得的球形狀的生坯體放入抽屜式排膠爐窯內(nèi)進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，預(yù)燒結(jié)溫度700°C，升溫速率為1 2V /min，保溫時(shí)間10小時(shí)，同時(shí)，球形生坯在排膠爐內(nèi)按照規(guī)則有序的方式單層、單層排放，得到制品的預(yù)燒結(jié)坯體。步驟8 將步驟7得到的制品的預(yù)燒結(jié)坯體以升溫速率為1 2V /min，保溫時(shí)間 5小時(shí)，燒結(jié)溫度為1540°C的條件在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，得到制品的燒結(jié)坯體。步驟9 將步驟8所述的燒結(jié)坯體通過(guò)高精密萬(wàn)能工具磨床采用組合及金剛石砂輪加工至球體圓度達(dá)到0. 02 0. 10mm，表面粗糙度達(dá)到Ral. 6um以下所需尺寸的健身球的精坯體。金剛石砂輪的粒度為60 800目，金剛石的濃度為50% 200%。步驟10 將步驟9所得到的精坯體先放入低速離心式研磨機(jī)以轉(zhuǎn)速為15 90轉(zhuǎn) /min、時(shí)長(zhǎng)為16小時(shí)進(jìn)行粗拋后再放入高速鏡面拋光機(jī)中以轉(zhuǎn)速為90 180轉(zhuǎn)/min、時(shí)長(zhǎng)為72小時(shí)進(jìn)行精拋處理，得到直徑為32mm、表面粗糙度值小于RaO. 15um的呈鏡面的金黃色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球。本實(shí)例所生產(chǎn)的金黃色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球的主要尺寸及外觀指標(biāo)如表1 所示。實(shí)施例380mm金黃色稀土復(fù)合氧化鋯健身球，參看圖1，按下述步驟進(jìn)行步驟1 取含4. 6wt% Y203>95. 4wt% ZrO2的稀土釔穩(wěn)定氧化鋯氣流粉100公斤、稀土氧化物 Tb4O7O. 9kg、Pr6O11 0. 4kg、La2O3 0. lkg、Gd2O3O. lkg、CeO2 9 公斤、去離子水 120 公斤、有機(jī)醇類聚合物1公斤投放到滾筒球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，得到D5tl = 1. 5um的均勻懸浮料液。步驟2 將步驟1中混合制得的懸浮液采用壓力式噴霧干燥機(jī)進(jìn)行噴霧干燥，噴霧干燥時(shí)塔內(nèi)的負(fù)壓為-10 _60Pa，出風(fēng)口溫度為100 150°C，噴霧干燥后的金黃色稀土復(fù)合氧化鋯顆粒料在200°C的灼減量為2% ；步驟3 將步驟2制得的干燥后的顆粒料采用電輥道窯進(jìn)行灼燒，以0. 5 1°C / min升溫至溫度為900°C后保溫時(shí)間10小時(shí)，冷卻后得到金黃色稀土復(fù)合氧化鋯粉料。步驟4 按重量比將步驟3制得的粉料以粉料去離子水生坯增強(qiáng)劑(聚乙烯醇酯季銨鹽甲基纖維素=1:8: 4重量比)=1:1: 0.01放入攪拌球磨機(jī)中進(jìn)行攪拌球磨，生坯增強(qiáng)劑為由聚乙烯醇、酯季銨鹽、甲基纖維素、油酸組成的膠合物，攪拌球磨后出料的粉料粒徑為D5tl = 1. 36um，攪拌球磨后的料液采用離心式噴霧干燥機(jī)進(jìn)行噴霧造粒，在離心噴霧造粒過(guò)程中霧化盤的轉(zhuǎn)速為6500 8000轉(zhuǎn)/分鐘，出風(fēng)口溫度為110 180°C，得到顆粒粒徑為IOOum 140um，具有很好流動(dòng)性的稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷的造粒粉；步驟5 將步驟4中得到的稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷的造粒粉置于模具中采用四柱液壓機(jī)以壓力為150T進(jìn)行一次預(yù)壓成型，再以壓力為180MPa，保壓時(shí)間為15分鐘采用濕式等靜壓機(jī)進(jìn)行二次成型，得到圓柱形的生坯。步驟6 將步驟5得到的圓柱形生坯在數(shù)控機(jī)床上加工成球形狀的生坯體。步驟7 將步驟6制得的球形狀的生坯體單層、單層排放入抽屜式排膠爐窯內(nèi)進(jìn)行以升溫速率為0. 5 1°C /min，預(yù)燒結(jié)溫度900°C，保溫時(shí)間5小時(shí)，冷卻后得到預(yù)燒結(jié)坯體。步驟8 將步驟7得到的預(yù)燒結(jié)坯體以升溫速率為0. 5 2V /min，燒結(jié)溫度為 1450士2°C，燒結(jié)時(shí)間10小時(shí)的條件在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，得到制品的燒結(jié)坯體；步驟9 將步驟8所述的燒結(jié)坯體通過(guò)高精密萬(wàn)能工具磨床加工至球體圓度達(dá)到 0. 02 0. 10mm，表面粗糙度達(dá)到Ral. 6um以下的所需尺寸的健身球的精坯體。金剛石砂輪的粒度為60 800目，金剛石的濃度為50% 200%。步驟10 將步驟9所得到的精坯體先放入低速離心式研磨機(jī)以轉(zhuǎn)速為15 90轉(zhuǎn) /min、時(shí)長(zhǎng)為16小時(shí)進(jìn)行粗拋后再放入高速鏡面拋光機(jī)中以轉(zhuǎn)速為90 180轉(zhuǎn)/min、時(shí)長(zhǎng)為72小時(shí)進(jìn)行精拋處理，得到直徑為80mm、表面粗糙度值小于RaO. 15um的呈鏡面的金黃色
稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球。本實(shí)例所生產(chǎn)的稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球的主要尺寸及外觀指標(biāo)如表1所示。表 權(quán)利要求
1.一種稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球，以稀土釔穩(wěn)定氧化鋯氣流粉和稀土氧化物為原料，其特征在于直徑為30 80mm，表面粗糙度Ra彡0. 15 μ m ；整體呈單一白色或金黃色或粉紅色，其中白色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球由3. 0-18. Owt % Y203、82. 0-97. Owt % ZrO2組成，金黃色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球由4. 1-5. 4wt% Y203、80. 1-94. 4wt% Zr02, 0.1-1. 9wt % Tb407、0. 1-5. 9wt % Pr6011、0. 01-0. 49wt % La203、0. 01-0. 29wt % Gd203、 0. 1-14. 9wt% Ce02組成，粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球由4. 81-5. 49wt % Y2O3> 92. 01-94. 40wt% ZrO2,0. 11-0. 79wt % Nd203、0. 51-2. 81wt% Er2O3>0. 06-0. 49wt % La2O3, 0. 11-0. 29wt% Sc2O3 組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球，其特征在于白色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球優(yōu)選由4. 0-10. Owt% Y203、90. 0-96. Owt% ZrO2組成；金黃色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球優(yōu)選由 4. 1-5. Owt% Y203、85. 0-92. 5wt% Zr02、0. 3-1. 5wt% Tb407、l. 5-5. 5wt% Pr6011、0. 05-0. 40wt% La203、0. 1-0. 20wt%Gd203U. 0-8. 5wt% Ce02 組成；粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球優(yōu)選由 5. 0-5. 4wt% Y203、92. 5-93. 5wt% ZrO2,0. 10-0. 40wt% La2O3, 0. 20-0. 70wt% Nd203、0. 6-2. Owt% Er203、0. 15-0. 25wt% Sc2O3 組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球，其特征在于白色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球最佳由4. 5-6. Owt% Y2O3>94. 0-95. 5wt% ZrO2組成；金黃色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球最佳由 4. 5-5. Owt % Y203、85. 0-90. Owt % Zr02、0. 5-1. 5wt% Tb407、l. 5-4. Owt % Pr6011、0. 20-0. 40wt % La203、0. 1-0. 20wt % Gd203、2. 0-4. Owt % Ce02 組成；粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球最佳由 5. 1-5. 4wt% Y203、92. 5-93. 5wt% ZrO2,0. 1-0. 3wt% La2O3, 0. 2-0. 7wt% Nd203、0. 6-1. 6wt% Er203、0. 10-0. 25wt% Sc2O3 組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球的制備方法，其特征在于包括下述步驟步驟1 將釔穩(wěn)定氧化鋯氣流粉、稀土氧化物按權(quán)利要求1配方配料后按重量比釔穩(wěn)定氧化鋯氣流粉及稀土氧化物總量去離子水有機(jī)醇類聚合物=1 1 1. 5 0 0. 1 的比例置于球磨機(jī)中混合均勻并球磨至D5tl = 0. 4 1. 5um ；步驟2 噴霧干燥將步驟1中得到的球磨后混合物進(jìn)行噴霧干燥，得到200°C時(shí)灼減量< 3wt%的白色或金黃色或粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯粉體顆粒料；步驟3 將步驟2得到的白色或金黃色或粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯粉體顆粒料分別在電輥道窯經(jīng)中以升溫速度為0. 5 5°C /min、灼燒溫度為900 1300°C、保溫時(shí)間為2 10 小時(shí)灼燒，得到白色或金黃色或粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯粉料；步驟4 將步驟3得到的白色或金黃色或粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯粉料分別進(jìn)行攪拌球磨和造粒，攪拌球磨時(shí)按重量比將稀土復(fù)合氧化鋯粉料以粉料去離子水生坯增強(qiáng)劑= 1 1 1. 5 0 0. 1投入到攪拌球磨機(jī)中球磨，至粉料粒徑為D5tl = 0. 4 1. 5um后， 將球磨后的物料進(jìn)行噴霧造粒；得到顆粒粒徑為IOum 150um的白色或金黃色或粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷的造粒粉；步驟5 將步驟4得到的白色或金黃色或粉紅色稀土復(fù)合氧化鋯造粒粉按所需顏色置于模具中以50 100T壓力進(jìn)行預(yù)壓成型得到預(yù)壓成型坯，然后采用濕式等靜壓機(jī)以 150 210MPa壓力進(jìn)行二次成型得到生坯并加工成球形坯體。步驟7 將步驟6制得的球形坯體以0. 5 5°C /min升溫至400 900°C并保溫5 15小時(shí)按序排放在預(yù)燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，得到預(yù)燒結(jié)坯體。步驟8 將步驟7得到的預(yù)燒結(jié)坯體以升溫速率為0. 2 2°C /min、保溫時(shí)間2 10小時(shí)，燒結(jié)溫度1450 1600°C的條件在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，得到燒結(jié)坯體；步驟9 將步驟8所述的燒結(jié)坯體進(jìn)行精密機(jī)加工，得到稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球精坯體。步驟10 將步驟9所得到的球體精坯與助磨粉放入研磨設(shè)備中進(jìn)行粗研后分離助磨粉，再轉(zhuǎn)入拋光設(shè)備中，然后加入拋光劑進(jìn)行精拋處理，得到表面粗糙度< RaO. 15um、直徑為30 80mm的稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球的制備方法，其特征在于步驟1中所述釔穩(wěn)定氧化鋯氣流粉由3. 0-18. Owt% Υ203、82· 0-97. Owt% ZrO2組成、粒徑為0. 2 1. 5um，稀土氧化物按配方以單一稀土氧化物和/或相應(yīng)混合稀土氧化物配料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球的制備方法，其特征在于步驟4 所述生坯增強(qiáng)劑按重量比聚乙烯醇酯季銨鹽甲基纖維素油酸=10 80 4 0 1配制。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球的制備方法，其特征在于步驟10 所述的助磨粉由剛玉砂、碳化硅砂、碳化硼砂或氧化鋁粉配制而成，所述的拋光劑由金剛石拋光液、硬脂酸鹽、烷基醇酰胺或聚丙烯酸酯配制而成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球及其制備方法，屬于結(jié)構(gòu)陶瓷技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是以稀土釔穩(wěn)定氧化鋯氣流粉和稀土氧化物為原料，經(jīng)配料、球磨、噴霧干燥、灼燒、攪拌球磨及造粒、成型、生坯加工、預(yù)燒結(jié)、燒結(jié)或真空燒結(jié)、機(jī)械加工、拋光處理后制得的健身球光亮如鏡，新穎時(shí)尚、健康環(huán)保。同時(shí)該健身球重量適中，極耐磨損，長(zhǎng)期使用不變色、不生銹，是男女中老年人活筋健體、養(yǎng)生益壽之用的高檔用品。本發(fā)明提供的稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷健身球制備方法能有效克服大直徑稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷球生產(chǎn)過(guò)程中存在的龜裂現(xiàn)象，生產(chǎn)效率高、制作成本低，對(duì)促進(jìn)稀土復(fù)合氧化鋯陶瓷的推廣與應(yīng)用起著十分重要的作用。
文檔編號(hào)C04B35/48GK102153346SQ20101058122
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者劉革命, 李聯(lián)和, 楊惠明, 王文平, 謝楠, 龔斌 申請(qǐng)人:贛州科盈結(jié)構(gòu)陶瓷有限公司