[發明專利]用于氣浮軸承的多孔陶瓷及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110284468.8
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113173798A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 朱孔軍;杜建周;金棟平;石峰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C04B35/81
• 分類號: C04B35/81;C04B35/565;C04B35/64;F16C32/06;C04B38/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 錢超

本發明公開了一種用于氣浮軸承的多孔陶瓷及其制備方法和應用，屬于多孔陶瓷材料技術領域。所述方法包括步驟如下：按如下質量份配比稱取10~20份碳化硅、10~20份相增強料、3~5份燒結助劑、40~50份粘結劑和5~10份造孔劑混合均勻，在60~80℃下反應3~4 h后得到陶瓷漿料；將所述陶瓷漿料冷凍干燥后得到陶瓷粉體；將所述陶瓷粉體熱壓成型得到陶瓷素坯；將所述陶瓷素坯燒結得到所述多孔陶瓷；其中，所述相增強料為納米氧化鋯、氧化鋯晶須和莫來石晶須中的一種或幾種。本發明制得的多孔陶瓷兼具有良好的滲透性和力學性能，在氣浮軸承中具有良好的應用。

技術領域

本發明屬于多孔陶瓷材料技術領域，具體涉及一種用于氣浮軸承的多孔陶瓷及其制備方法和應用。

背景技術

氣浮軸承也叫氣體軸承，是用氣體作為潤滑劑的滑動軸承。正常工作時，軸和軸承表面完全由氣膜所隔開，憑借氣膜中壓力的變化來支承軸和外力負荷。由于空氣比油粘滯性小，耐高溫，無污染，因而氣浮軸承可用于高速機器、儀器及放射性裝置中，但其負荷能力比油低。

由于氣體的粘度低和可壓縮性，使氣浮軸承存在著承載能力小、剛度低等問題，如設計不當容易引起不穩定等缺點。隨著多孔材料的出現，這些問題正逐漸得到解決。目前應用于氣浮軸承的的多孔材料主要有：多孔質青銅和多孔質不銹鋼。多孔材料的滲透率是決定氣浮軸承性能的主要因素，但是因為青銅和不銹鋼材料硬度小，用機械加工的方法會產生磨削碎屑，堵塞多孔材料表面的孔隙，降低多孔材料的滲透率，從而影響氣浮軸承的性能。

多孔陶瓷材料是以剛玉砂、碳化硅、堇青石等優質原料為主料，經過成型和特殊高溫燒結工藝制備的一種具有高氣孔率的材料，具有耐高溫、高壓，抗酸、堿和有機介質腐蝕，良好的生物惰性、可控的孔結構及高的開口孔隙率、使用壽命長、產品再生性能好等優點。因此，使用多孔陶瓷替代青銅和不銹鋼等多孔質材料，成為提升軸承性能的重要方向。而設計合適的孔結構是兼顧多孔陶瓷的滲透性和力學性能的主要難點。

發明內容

解決的技術問題：針對上述技術問題，本發明提供了一種用于氣浮軸承的多孔陶瓷及其制備方法和應用，該多孔陶瓷兼具有良好的滲透性和力學性能，在氣浮軸承中具有良好的應用。

技術方案：一種多孔陶瓷的制備方法，所述方法包括步驟如下：按如下質量份配比稱取10～20份碳化硅、10～20份相增強料、3～5份燒結助劑、40～50份粘結劑和5～10份造孔劑混合均勻，在60～80℃下反應3～4h后得到陶瓷漿料；將所述陶瓷漿料冷凍干燥后得到陶瓷粉體；將所述陶瓷粉體熱壓成型得到陶瓷素坯；將所述陶瓷素坯燒結得到所述多孔陶瓷；其中，所述相增強料為納米氧化鋯、氧化鋯晶須和莫來石晶須中的一種或幾種。

優選的，所述燒結助劑為氧化鈉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋯和氧化鋁中的一種或幾種。

優選的，所述粘結劑為聚丙烯、聚乙烯醇、硬脂酸或鄰苯二甲酸二丁酯。

優選的，所述造孔劑為蔗糖、淀粉、石墨和木屑中的一種或幾種。

優選的，所述碳化硅的平均粒徑為10～15μm，所述造孔劑的平均粒徑為4～6μm。

優選的，所述冷凍干燥的溫度為-30～-10℃，時間為15～20h。

優選的，所述熱壓成型的步驟為：在還原氣氛或真空條件下，將所述陶瓷粉體填充于熱壓模具中，保持10～20MPa壓力和300～450℃溫度2～3h。

優選的，所述燒結的步驟為：在惰性氣氛下，以1～5℃/min升溫至300～500℃，保溫2～3h，再以2～3℃/min升溫至1100～1200℃，保溫3～4h。

由上述方法制備得到的多孔陶瓷。

所述多孔陶瓷在制備氣浮軸承中的應用。