[發明專利]一種氣浮軸承用多孔陶瓷及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110284480.9
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113061051B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 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: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B35/10;C04B35/622;F16C32/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 錢超

本發明公開了一種氣浮軸承用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：按重量份計，將60~80份的氧化鋁復合陶瓷粉料、40~55份的粘結劑和5~10份的造孔劑球磨后，分散于溶劑中混合均勻得到陶瓷漿料，所述氧化鋁復合陶瓷粉料按重量百分數計包括75%~90%的氧化鋁、5%~20%的氧化鋯、2%~5%的碳化硅和1%~2%的二氧化硅；將所述漿料干燥處理后壓制成型，制成素坯；將所述素坯燒結得到多孔陶瓷。本發明制備得到的多孔陶瓷具有孔隙率高，滲透率高，機械性能優異，使用壽命長的優點，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，具體涉及一種氣浮軸承用多孔陶瓷及其制備方法和應用。

背景技術

軸承是當今時代各類機械裝備中必不可少的基礎件,其性能的優劣直接的影響和決定著機械裝備的性能好壞。氣浮軸承也叫氣體軸承。用空氣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，但其負荷能力比較低。

由于氣體的壓力低和可壓縮性，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。另一方面，多孔質青銅和多孔質不銹鋼硬度小，導致氣浮軸承在運行過程中容易被磨損，使用壽命較短。多孔陶瓷則是一種穩定性好，耐磨腐效果優，使用壽命長，剛性大，耐高溫，扭矩低，無磁性不導電的功能材料。

發明內容

解決的技術問題：針對上述技術問題，本發明提供了一種氣浮軸承用多孔陶瓷及其制備方法和應用，該多孔陶瓷孔隙度高，滲透率高，機械性能優異，使用壽命長，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：按重量份計，將60～80份的氧化鋁復合陶瓷粉料、40～55份的粘結劑和5～10份的造孔劑球磨后，分散于溶劑中混合均勻得到陶瓷漿料，所述氧化鋁復合陶瓷粉料按重量百分數計包括75％～90％的氧化鋁、5％～20％的氧化鋯、2％～5％的碳化硅和1％～2％的二氧化硅；將所述漿料干燥處理后壓制成型，制成素坯；將所述素坯燒結得到多孔陶瓷。

在氧化鋁為基料的氧化鋁復合陶瓷粉料中，添加適當比例的氧化鋯，能夠相互配合，促進組織材料的均化，同時提高成型素坯的機械強度。

優選的，所述粘結劑包括氧化鋁、氧化鎂和二氧化鈦，所述粘結劑中氧化鋁、氧化鎂和二氧化鈦的質量比為3.2～3.5：0.5～0.8：0.3～0.5。

利用平均粒徑僅為1～2μm的氧化鋁和平均粒徑小于1μm的氧化鎂和二氧化鈦作為粘結劑，經過攪拌后可均勻分散并覆蓋在復合陶瓷粉料表面，經過陳化處理后能夠凝結聚團，在壓制后能使陶瓷粉料形成穩定的素坯。同時，氧化鋁還能夠起到促進燒結、降低燒結溫度的作用，避免高溫燒結引起的孔隙率降低問題。

優選的，所述造孔劑為石墨粉、聚苯乙烯微球、碳酸氫銨和碳粉中的一種或幾種。

所添加的造孔劑難以與多種金屬氧化物形成的陶瓷基體反應，在加熱燒結過程中易于分解逸出，形成高孔隙率的多孔陶瓷，且不會在陶瓷基體內留下有害物質。

優選的，所述氧化鋁復合陶瓷粉料的中位粒徑為3～12μm，所述粘結劑的中位粒徑為1～2μm，所述造孔劑的中位粒徑為10～30μm。

通過控制各組分的粒徑分別在上述范圍，可以使多孔陶瓷的孔徑達到氣浮軸承的使用要求。

優選的，所述溶劑為去離子水、甲醇、乙醇和丙酮中的一種或幾種。