[发明专利]一种由金属陶瓷制作的轴承球

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及到一种由金属陶瓷制作的轴承球。

背景技术

滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。内圈的作用是与轴相配合，并与轴一起旋转；外圈与轴承座相配合，起支撑作用；保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转并起润滑作用；滚动体是借助保持架均匀的分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命，滚动体一般分为：滚子和球。

球轴承工作中滚动体的运动非常复杂，滚动体绕轴承轴线进行公转的同时，还要绕自身轴线进行自转，根据轴承结构和运转条件的不同，自转轴的方位不同。滚动体在高速公转过程中产生作用于外圈的极大的离心力，可导致轴承疲劳破坏，限制轴承的高速性能，滚动体密度是决定一定转速下离心力大小的关键因素。

轴承球材料要求有高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。一般用含铬合金钢制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等，经热处理后硬度可达HRC61-65，密度约为7.8g/cm3。目前轴承钢材料应用成熟，可满足一般使用要求。但高速性能、耐热性、耐蚀性较差。

氮化硅陶瓷球是新兴的轴承球方案，一般采用气氛压力烧结或热等静压烧结工艺制造球坯，主要采用金刚石等硬质磨料进行加工。氮化硅陶瓷球密度低，约3.2g/cm³，高速性能、耐热性、耐蚀性好，但承载能力较低，但制造加工难度大、成本高。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种由金属陶瓷制作的轴承球，该轴承球在高速、高温、腐蚀环境下性能明显优于传统轴承钢等金属材料，同时又在制造加工成本及难度方面明显优于氮化硅陶瓷材料，故在高速、高温、腐蚀等工况中具有广泛的应用空间。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

所述的由金属陶瓷制作的轴承球按重量百分比构成如下：

镍粉15～25％；钼粉5～15％；余量为氮碳化钛粉；

所述的由金属陶瓷制作的轴承球在上述构成组合下经过混合制粒→成形→烧结而成，各工序如下：

I、混合制粒

在滚筒式球磨机上混合制粒，混料介质是无水乙醇，球料比为6∶1，混料时间48h，擦筛制粒40目；

II、成形

在油压机上采用钢模压制压坯，压坯密度2.5～3.0g/cm³；在冷等静压机上成形，冷等静压压力200MPa，时间2min；

III、烧结

在气氛压力烧结炉上烧结，烧结温度1400～1450℃，烧结时间1～1.5h，气氛压力1.5～3MPa。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

1、本发明介于轴承钢和氮化硅材料之间，球坯经加工后可达到G5级，满足轴承设计使用要求。

2、本发明金属陶瓷球密度约5.7g/cm³，低于轴承钢，故高速性能、耐热性、耐蚀性明显高于轴承钢。

3、本发明金属陶瓷球压碎载荷不低于轴承钢的50％，远高于氮化硅球的高于氮化硅陶瓷的35％水平，承载能力明显高于氮化硅陶瓷球。

4、本发明金属陶瓷球采用的原料粉末成本低于氮化硅主要原料粉末成本，烧结温度低于氮化硅烧结温度，加工难度、时间及成本也远低于氮化硅球。

具体实施方式

实施例1

一种由金属陶瓷制作的轴承球按重量百分比构成是：镍粉25％；钼粉5％；余量为氮碳化钛粉。

I、混合制粒

在滚筒式球磨机上混合制粒，混料介质是无水乙醇，球料比为6∶1，混料时间48h，擦筛制粒40目；

II、成形

在油压机上采用钢模压制压坯，压坯密度2.5g/cm³；在冷等静压机上成形，冷等静压压力200MPa，时间2min；

III、烧结

在气氛压力烧结炉上烧结，烧结温度1450℃，烧结时间1.5h，气氛压力3MPa。

实施例2

一种由金属陶瓷制作的轴承球按重量百分比构成是：镍粉15％，钼粉15％；余量为氮碳化钛粉。

I、混合制粒

在滚筒式球磨机上混合制粒，混料介质是无水乙醇，球料比为6∶1，混料时间48h，擦筛制粒40目；

II、成形