[發明專利]超低氣孔率氮化硅陶瓷軸承球及其制造方法

有效

• 申請號: 201310487964.9
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103951437A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 阮濤
• 申請（專利權）人: 上海步進精密陶瓷有限公司
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/622
• 代理公司: 上海百一領御專利代理事務所(普通合伙) 31243
• 代理人: 陳貞健

技術領域

本發明涉及陶瓷制品技術領域，尤其涉及一種陶瓷球及其制造方法。

背景技術

由于陶瓷球具有密度、機械強度高，耐磨性能好等顯著優點，因此作為耐磨損部件被廣泛用于軸承、滾珠螺母等滑動裝置或控制高壓流體的流體閥芯中，實現長期穩定工作，減少維護成本的功能。

現有的陶瓷球一般采用多個原料，加上燒結輔助劑進行燒結，得到陶瓷球體。在燒結過程中，由于原料的配比或現有燒結工藝的限制，現有的陶瓷球容易在表面或內部產生氣孔，具有眾多氣孔的陶瓷球在長期使用過程中，或長時間高速運轉下，會遇到軸承球的表面剝落或嚴重磨損。因此如何降低或減少這種表面剝落或嚴重磨損，提高其極限轉速、使用壽命和精度，是擺在我們面前的一大難題。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種超低氣孔率氮化硅陶瓷軸承球，以解決上述技術問題。

本發明的另一目的在于，提供一種超低氣孔率氮化硅陶瓷軸承球的制造方法，以解決上述技術問題。

本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現：

超低氣孔率氮化硅陶瓷軸承球，采用陶瓷球原料制成陶瓷軸承球，所述陶瓷球原料包括氮化硅粉體（Si₃N₄）、氧化鋁粉體（Al₂O₃）、助燒劑，其特征在于，所述陶瓷軸承球采用如下重量百分比的陶瓷球原料制成：

氮化硅粉體75%-85%、氧化鋁粉體10%-15%、助燒劑5%-10%。

本發明與傳統的原料配比相比，減少了氮化硅粉體的配比，而增加了氧化鋁和助燒劑的配比。由于氧化鋁具有顯著的耐磨性，因此增加氧化鋁的配比后，可以提高整個陶瓷軸承球的整體耐磨性。

另外，氮化硅的硬度高，因此傳統配比中，為了保證陶瓷軸承球的整體硬度，氮化硅粉體的比重很大。本發明適當的降低氮化硅粉體的配比，增加了氧化鋁粉體和助燒劑的配比后，大大提高陶瓷軸承球的致密性，大大減少陶瓷軸承球的氣孔率，很好的避免了陶瓷軸承球表面的剝落現象，增加了使用壽命，本發明的陶瓷球使用壽命可達到20年。

在傳統工藝中，為了增加陶瓷軸承球的硬度和耐磨性，大多采用碳化鈦作為原料中的一種，在原料中加入碳化鈦后，制作出的陶瓷軸承球為黑色。本發明摒棄了傳統原料碳化鈦（TiC），通過提高陶瓷軸承球整體的致密性、減少氣孔率，實現了陶瓷軸承球整體的使用壽命。本發明制成的陶瓷軸承球由于未添加碳化鈦，因此顏色呈灰色。

所述陶瓷軸承球優選采用如下重量百分比的陶瓷球原料制成：氮化硅粉體81%、氧化鋁粉體12%、助燒劑7%。

所述助燒劑采用氧化釔粉體（YO₂）。以便增強陶瓷軸承球的致密性，減少氣孔率。

超低氣孔率氮化硅陶瓷軸承球的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）混合：將所述陶瓷球原料進行混合均勻，形成混合料；

2）球磨：將步驟1）中的混合料進行球磨，得到0.5μm以下的混合料；

3）干燥：對步驟2）球磨后的混合料進行干燥；

4）壓制：對干燥后的混合料，放入模具中進行壓制，制成球坯；

5）冷等靜壓；

6）排膠：通過排膠爐對球坯進行真空排膠；

7）燒結：將球坯放入燒結爐中進行燒結，制成陶瓷軸承球；

8）研磨：對陶瓷軸承球表面進行研磨，制成成品。

本發明將混合料球磨成較細粒徑后，然后進行壓力、排膠后才燒結完成制品，采用上述步驟后，由于混合料粒度分布窄，制作的陶瓷球燒結應力更強；由于在燒結前進行了真空排膠工序，其燒結收縮率好，大大提高了陶瓷球的致密性，陶瓷球在使用過程中，表面不容易剝落或嚴重磨損。

本發明還包括對成品的9）檢驗；10）打包等工序。

步驟2）中，采用循環球磨系統對混合料進行球磨，所述循環球磨系統包括一球磨機、一與所述球磨機連接的儲料罐，所述儲料罐包括兩個，分別為第一儲料罐、第二儲料罐，每個所述儲料罐均設有進料口和出料口；

所述球磨機的進料口通過第一進料閥連接所述第一儲料罐出料口，所述球磨機的進料口通過第二進料閥連接所述第二儲料罐的出料口；

所述球磨機的出料口通過第一出料閥連接所述第一儲料罐的進料口、所述球磨機的出料口通過第二出料閥連接所述第二儲料罐的進料口。