氧化鋯研磨介質(zhì)是氧化鋯材料的一個(gè)重要應(yīng)用分支，除了大量用來自己磨自己以外（磨氧化鋯陶瓷粉體），在電子陶瓷粉體，磁性材料，各類陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷及功能陶瓷粉體，日用陶瓷色料和釉料，各類涂料，機(jī)械拋光粉體，醫(yī)藥和食品等超細(xì)研磨中也發(fā)揮了極為重要的作用。

根據(jù)穩(wěn)定劑的不同，氧化鋯陶瓷有多種類型。常見的氧化鋯穩(wěn)定劑通常是堿土氧化物或者稀土氧化物，比如氧化釔，氧化鈰，氧化鈣，氧化鎂。這些穩(wěn)定劑穩(wěn)定氧化鋯的實(shí)質(zhì)大致是相似的，但是性能卻有所不同。在實(shí)際應(yīng)用中，摻雜氧化釔的氧化鋯（3mol%Y2O3部分穩(wěn)定氧化鋯）具有良好的綜合性能，是許多氧化鋯結(jié)構(gòu)件的，也是目前高性能氧化鋯研磨介質(zhì)的。

一、特點(diǎn)

從研磨材料的角度去看氧化鋯，它與其它陶瓷研磨介質(zhì)相比有三個(gè)非常突出的特點(diǎn)：其一是密度大；其二是硬度大；其三是韌性好。盡管采購成本也是大大的，但綜合使用成本也還是有優(yōu)勢(shì)，更重要的一點(diǎn)部分不能受到污染的高純物料就得用低磨損的它。如研磨電子元件漿料，金屬Fe、Cu等元素應(yīng)避免，含有Fe2O3或CuSO4等成份的研磨介質(zhì)就不在選擇之列。故氧化鋯研磨介質(zhì)非常適合要求低雜質(zhì)的場(chǎng)合。

首先氧化鋯密度大，因而比重大沖擊力大粉碎能量大，與大量使用的氧化鋁陶瓷魔球相比，高品質(zhì)的氧化鋯陶瓷密度可達(dá)6.0g/cm（氧化鋁密度大約在3.5g/cm3-3.9g/cm3），因此沖擊力大，在同樣的條件下，可以大大減少所需的研磨時(shí)間，讓材料研磨過程段更。

其次，氧化鋯陶瓷與氧化鋁陶瓷的硬度相近，約為12-14GPa，且強(qiáng)度高達(dá)800-1000MPa，斷裂韌性可達(dá)10MPa·m1/2，均為氧化鋁陶瓷的2~3倍，因此氧化鋯壓碎強(qiáng)度高不易破損，而且其極低的磨耗可以顯著減少雜質(zhì)引入被研磨材料之間。從而非常適應(yīng)用于砂磨機(jī)，高速振動(dòng)磨機(jī)等設(shè)備中，特別在一些對(duì)雜質(zhì)敏感的領(lǐng)域更是劃算。碎珠及磨損少，無需經(jīng)常補(bǔ)料，因此綜合使用成本仍然相對(duì)較低。

二、制備方法

作為研磨介質(zhì)的氧化鋯材料，其形狀可以是圓柱形型的，也可以是球形的，其中，而球形是當(dāng)前研磨介質(zhì)的主要應(yīng)用形式。通常高品質(zhì)的微晶氧化鋯磨介多采用氧化釔穩(wěn)定氧化鋯（Y-TZP）超細(xì)粉體為原料成型后經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)（1400-1600℃）致密化，然后通過自磨或添加超細(xì)研磨粉拋光處理。氧化鋯研磨介質(zhì)根據(jù)使用要求不同其尺寸可以在0.05mm以上的各種尺寸。下文陶瓷介質(zhì)球常見的幾種成型工藝做簡(jiǎn)單概述。

1、壓制成型

這是陶瓷大尺寸研磨介質(zhì)的常見成型方法。主要有干壓成形（粉料含水或助劑3%-7%）及等靜壓成型（粉料含水或助劑3%以下）。干壓成型具有操作方法方便簡(jiǎn)潔、技術(shù)、資金投資少的特點(diǎn)，但由于壓力分布不均勻而造成素坯內(nèi)部分布不一致，從而影響制品的綜合性能，為了提高素坯的密度，在實(shí)際生產(chǎn)中常采用不斷增大壓力的方法。但壓力也不是越大越好，當(dāng)超過極限壓力時(shí)，壓力反而會(huì)使素坯密度下降，其原因是層裂引起的。而等靜壓成型的坯體強(qiáng)度大，密度高且均勻，可以制備高性能高品質(zhì)的研磨介質(zhì)球。因此工業(yè)上可以采取兩種方法結(jié)合制取高性能的陶瓷球。

工藝簡(jiǎn)述：粉體及各類助劑混勻后噴霧造粒，然后將粉料加入金屬模具預(yù)制成球，隨后將脫模后的坯體進(jìn)行冷等靜壓處理獲得球坯，使用這種工藝制備所得坯體致密度高，燒成陶瓷球密度高，品質(zhì)好。一般用于生產(chǎn)直徑大于10mm的大尺寸高品質(zhì)磨介球。

2、滾制成型

除了冷等靜壓成型工藝的成型工藝，滾制成球也是陶瓷球的一個(gè)重要成型方法，該法具有生產(chǎn)設(shè)備、原料、操作簡(jiǎn)單，球形度好，易于燒結(jié)的特點(diǎn)。雖然成球強(qiáng)度不如冷等靜壓強(qiáng)，但制備成本較低，可根據(jù)要求生產(chǎn)0.1mm-60mm范圍內(nèi)各種尺寸的球。

滾制成球有采用泥段滾制成球的，其工藝過程是：將粉體與水，粘接劑，增塑劑，潤(rùn)滑劑等加入煉泥機(jī)混煉成泥經(jīng)陳腐形成塑性泥料，放入擠泥機(jī)擠制成泥條，并切成長(zhǎng)度與直徑相當(dāng)?shù)哪喽危俜湃霛L球機(jī)中滾制成球坯，這種成型方法主要控制好擠泥機(jī)模頭口徑和切段長(zhǎng)短就可以得到一致性較好的泥段，滾制的球坯圓度也容易控制，但由于球坯密度相對(duì)降低，需要提高燒結(jié)溫度才能獲得較為致密瓷體，導(dǎo)致晶粒異常長(zhǎng)大，難以制取性能優(yōu)異的耐磨的微晶氧化鋯。

也有采用粉體直接滾制法的的，其工藝過程是：使用簡(jiǎn)單廉價(jià)的旋轉(zhuǎn)滾球機(jī)，先加入預(yù)制的球坯晶種，然后邊旋轉(zhuǎn)噴水霧邊添加陶瓷粉體，粉體不斷粘附于晶種表面逐漸長(zhǎng)大，終得到所需尺寸的球坯。通過控制合適的滾制成型工藝參數(shù),可獲得體積密度高、圓度好、大小均勻的球坯。

3、滴液成球

對(duì)于很小很小的氧化鋯研磨介質(zhì)珠子（0.05mm到零點(diǎn)幾毫米的），可以采用滴定法成型陶瓷珠生坯，舉個(gè)例子國瓷使用公司自制水熱合成的6nm高純超細(xì)氧化鋯為原材料，通過滴定法所生產(chǎn)的氧化鋯陶瓷微珠可低溫?zé)Y(jié)且內(nèi)部無氣孔，具有高致密性、高強(qiáng)度、高韌性、低磨耗等性能。使用國瓷定制路線在1200℃燒結(jié)的氧化鋯球的平均晶粒大小約為150nm?？蛇m用于電極材料、多層陶瓷電容器、油漆、涂料等高機(jī)能材料的分散與研磨。