[發明專利]一種氮化硅增韌陶瓷球軸承滾動體的生產工藝

有效

• 申請號: 201210499316.0
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN103030400A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 李東炬;韓吉光
• 申請（專利權）人: 大連大友高技術陶瓷有限公司
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/81;C04B35/622
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅

技術領域

本發明涉及一種氮化硅增韌陶瓷球軸承滾動體的生產工藝，屬于陶瓷制備領域。

背景技術

球軸承是滾動軸承的一種，球滾珠裝在內鋼圈和外鋼圈的中間，能承受較大的載荷。陶瓷球特別是氮化硅球具有低密度、高硬度、低摩擦系數，耐磨、自潤滑及剛性好等特點，特別適合做高速、高精度及長壽命混合陶瓷球軸承的滾動體。

碳化硅晶須是一種很少缺陷的，有一定長徑比的單晶纖維，它具有相當好的抗高溫性能和很高強度。氮化硅陶瓷具有極高的強度很高且極耐高溫，其強度在1200℃的高溫不下降，受熱后不會熔成融體，同時，其耐化學腐蝕性能優異，能耐幾乎所有的無機酸和30%以下的燒堿溶液，也能耐很多有機酸的腐蝕。

氮化硅陶瓷的燒結工藝一般為三種：熱等靜壓（HIP）、熱壓（HP）和氣氛壓力燒結。氣氛燒結的壓力為5~10MPa，熱壓燒結的壓力為70Mpa左右，熱等靜壓的燒結的壓力為150MPa~200MPa。

陶瓷球的研磨一般包含粗磨、精磨和超精磨或拋光的步驟，在各個步驟中對陶瓷球進行一定程度的研磨，為了達到更好的研磨效果，需要對個階段的研磨試劑進行合理使用。

發明內容

本發明的目的是提供一種氮化硅增韌陶瓷球軸承滾動體的生產工藝，該工藝包括陶瓷燒結和研磨兩個步驟，燒結步驟可以實現在常壓下燒結氮化硅陶瓷球；研磨步驟各個研磨階段的研磨劑包括粗磨研磨劑、精磨研磨劑和超精磨研磨劑。這些研磨劑在研磨各個階段中配合使用，可達到研磨效率高，對陶瓷本體污染少，提高研磨效率、減少研磨時間的效果。利用工藝制備的氮化硅陶瓷球滾動體強度高、致密性好、韌性明顯提高，且耐高溫和耐磨優異，可廣泛用作軸承的滾動體。

一種氮化硅增韌陶瓷球軸承滾動體的生產工藝，包括下述工藝步驟：

①陶瓷原料制備：將經干燥后的陶瓷原料按比例混合均勻，過篩，將過篩后的粉料置于球磨機中球磨，

其中，所述陶瓷原料，按質量百分比，由下述組分組成：

β-Si₃N₄????????65%~85%

SiC晶須?????????10%~25%

燒結助劑????????5%~10%；

②壓制成形：將步驟①所得粉料置于磨具中，采用冷等靜壓的方法壓制成球形；

③燒結：常壓下，將粉料置于模具中，在燒結爐于1600℃~1800℃，保溫0.5h~2h，停止加熱后隨爐冷卻至室溫；

④研磨拋光：將所得陶瓷球進行研磨和拋光，陶瓷球的球度不超過0.07微米，表面粗糙度不超過0.008微米，按下述方法進行：

I．粗磨：載荷壓力5~20N/球；所用粗磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為20~100μm，所述金剛石顆粒為球形，其圓球度為0.6~0.7；

II．精磨：載荷壓力1~5N/球；所述精磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為1~10μm，所述金剛石顆粒為球形，其圓球度為0.7~0.75；

III．超精磨：0.1~1N/球；所述超精磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為0.01~1μm，所述金剛石顆粒為球形，其圓球度為0.75~0.85。

所述粗磨研磨劑、精磨研磨劑和超精磨研磨劑與研磨基質的質量比為1:1~1:4；所述基質為水或煤油。

本發明所述工藝優選所述粗磨研磨劑、精磨研磨劑和超精磨研磨劑，按質量百分比，由下述組分組成：

本發明所述工藝優選所述燒結助劑選自Al₂O₃、MgO、Y₂O₃、ZrO₂中的至少一種，進一步優選所述燒結助劑，按質量百分比，由下述組分組成：

Al₂O₃????????60%

MgO??????????20%

Y₂O₃?????????20%。

本發明所述工藝優選所述陶瓷原料，按質量百分比，由下述組分組成：

β-Si₃N₄???????70%~80%

SiC晶須????????15%~25%

燒結助劑???????5%~10%。

本發明所述氮化硅增韌陶瓷球的制備方法進一步優選下述技術方案：

一種氮化硅增韌陶瓷球的制備方法，包括下述工藝步驟：