[发明专利]纳米氧化锆陶瓷强化耐磨钢球及其制造工艺

权利要求书

1.一种纳米氧化锆陶瓷强化耐磨钢球，其特征在于，在钢球本体的表面和次表面均匀镶嵌纳米氧化锆陶瓷粉。

2.根据权利要求1所述纳米氧化锆陶瓷强化耐磨钢球，其特征在于，所述纳米氧化锆陶瓷粉均匀嵌入在钢球表面和次表面，纳米氧化锆陶瓷粉加量为钢球质量的0.1%～0.3%。

3.根据权利要求1所述纳米氧化锆陶瓷强化耐磨钢球，其特征在于，所述纳米氧化锆陶瓷粉中包含5%～30%的添加剂。

4.根据权利要求1、2或3所述纳米氧化锆陶瓷强化耐磨钢球的制造方法，其特征在于，包括如下顺序的步骤： 

　1）纳米氧化锆陶瓷的配料：将粒度为40～100nm粒径的氧化钇部分稳定纳米氧化锆粉体与粘接剂按 95～98∶5～2的质量比配混合，加入1～1.5倍混合料重量的净水，调配成料浆球磨16～24 h； 

2）雾化干燥：将步骤1）所得到的料浆加入质量比为0.5%～1%的分散剂，在喷雾干燥塔内雾化干燥，干燥塔温度控制在110～300℃范围内，制成造粒粉末；       

3）筛分：将步骤2）所得到的粉末过筛，取粒度范围为180～320目筛之间粉末，即40～90μm粉末；其余粉末回收再次球磨； 

4）干压致密：将步骤3）所得到的粒度为40～90μm的粉末加在12～16 Mpa压力下，在干粉压机上成型出50mm～100mm×150mm～200mm×4～10mm的矩形块，使其素坯密度≥2.5 g/cm³；

5）烧结致密化：将步骤4）所得的矩形块放入升降式电阻窑炉中，烧结至1500℃～1600℃，烧结成瓷，保温3～5小时后，使其密度≥6.0 g/cm³，让其自然降温冷却；

6）粉碎打磨制粉：将步骤5）冷却后的致密化陶瓷放入破碎机、砂轮机打磨制成陶瓷粉；将陶瓷粉粉末过筛，取200～400目筛之间致密粉末，加入5%～30%质量的添加剂混合均匀，备用；

7）钢材选择：将含有钒（Ｖ）：０．０６～０．１０，钛（Ｔｉ）：０．０４～０．１０，铬（Ｃｒ）：０．１０～０．１５，碳（Ｃ）：０．５５～０．９０，硅（Ｓｉ）：０．２８～０．９０，锰（Ｍｎ）：０．８０～１．７０，磷（Ｐ）：０～０．０３，硫（Ｓ）：０－０．０３５，其余为铁（Ｆｅ）的钢材切割成所需尺寸的矩形块材；

8）模锻成球：将步骤7）的矩形块材放入加热炉中加热到1100℃～1150℃，然后将其放到锻打设备上进行模锻成球形体；此时将步骤6）所得混合瓷粉通过送粉器预热350℃～450℃，均匀覆盖整个钢球，直接锤打到钢球表面，使混合瓷粉嵌入到钢球表面和次表面；混合瓷粉的添加量为钢球质量的0.1%～0.3%；

9）高温淬火：待步骤8）处理的钢球自然冷却到780℃～830℃时，将其放进温度为35℃～ 45℃之间的淬火液中进行滚动式淬火； 

10）机油回火：将淬火后的钢球放进机油中进行回火，回火温度是150℃～249 ℃，回火时间在2小时～6小时；

 11）检测成品：回火后的钢球即为成品。

5.根据权利要求4所述纳米氧化锆陶瓷强化耐磨钢球的制造方法，其特征在于，所述氧化钇部分稳定纳米氧化锆粉体中ZrO₂与Y₂O₃的质量比为94～92∶6～8。

6.根据权利要求4所述纳米氧化锆陶瓷强化耐磨钢球的制造方法，其特征在于，所述粘接剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚苯乙烯中的一种或两种以上的任意混合物。

7.根据权利要求4所述纳米氧化锆陶瓷强化耐磨钢球的制造方法，其特征在于，所述分散剂为CE64、异丁醇、磷酸三丁脂、丙三醇中的一种或两种以上的任意混合物。

8.根据权利要求4所述纳米氧化锆陶瓷强化耐磨钢球的制造方法，其特征在于，所述添加剂为铁粉、铝粉、金刚石粉、刚玉粉、碳粉中的一种或两种以上的任意混合物。

9.根据权利要求4所述纳米氧化锆陶瓷强化耐磨钢球的制造方法，其特征在于，步骤6）中，加入添加剂的量为20%。