[发明专利]一种氮化硅陶瓷球轴承滚动体的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化硅陶瓷球轴承滚动体的生产工艺，属于陶瓷制备领域。

背景技术

球轴承是滚动轴承的一种，球滚珠装在内钢圈和外钢圈的中间，能承受较大的载荷。其中，陶瓷球轴承因其独特的特点及广泛的应用领域而备受关注。目前，应用较多的为氮化硅陶瓷球轴承。它的优点是：极限转速高、精度保持性好、启动力矩小、陶瓷球轴承刚度高、干运转性好、寿命长，非常适合于在高速、高温以及腐蚀、辐射条件下保持高精度、长时间运转。此外，氮化硅陶瓷的硬度比轴承钢高1倍，弹性模量约高1/3，在相同载荷的条件下，氮化硅陶瓷的弹性变形小，所以，使用陶瓷球轴承的机床主轴具有良好的运转精度。为了保证陶瓷球轴承的运行精度和使用寿命，对陶瓷球球形度的要求极高，同时由于其本身为高强度材料，对其进行研磨则更加困难。

球轴承是滚动轴承的一种，球滚珠装在内钢圈和外钢圈的中间，能承受较大的载荷。陶瓷球特别是氮化硅球具有低密度、高硬度、低摩擦系数，耐磨、自润滑及刚性好等特点，特别适合做高速、高精度及长寿命混合陶瓷球轴承的滚动体。

陶瓷球的研磨一般包含粗磨、精磨和超精磨或抛光的步骤，在各个步骤中对陶瓷球进行一定程度的研磨，为了达到更好的研磨效果，需要对个阶段的研磨试剂进行合理使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种氮化硅陶瓷球轴承滚动体的生产工艺，该工艺包括陶瓷烧结和研磨两个步骤，烧结步骤可以实现在常压下烧结氮化硅陶瓷球；研磨步骤各个研磨阶段的研磨剂包括粗磨研磨剂、精磨研磨剂和超精磨研磨剂。这些研磨剂在研磨各个阶段中配合使用，可达到研磨效率高，对陶瓷本体污染少，提高研磨效率、减少研磨时间的效果。利用工艺制备的氮化硅陶瓷球具有低密度、高硬度、低摩擦系数，耐磨、自润滑及刚性好等，可广泛用作轴承的滚动体。

一种氮化硅陶瓷球轴承滚动体的生产工艺，按下述工艺步骤进行：

①陶瓷原料制备：将经干燥后的陶瓷原料按比例混合均匀，过筛，将过筛后的粉料置于球磨机中球磨；

其中，所述陶瓷原料，按质量百分比，由下述组分组成：

②压制成形：将步骤①所得粉料置于磨具中，采用冷等静压的方法压制成球形；

③烧结：常压下，将粉料置于模具中，在烧结炉于1600℃~1650℃，保温0.5h~2h，停止加热后随炉冷却至室温；

④研磨抛光：将所得陶瓷球进行研磨和抛光，陶瓷球的球度不超过0.07微米，表面粗糙度不超过0.008微米，按下述方法进行：

I．粗磨：载荷压力5~20N/球；所用粗磨研磨剂中，金刚石颗粒的粒度为20~100μm，所述金刚石颗粒为球形，其圆球度为0.6~0.7；

II．精磨：载荷压力1~5N/球；所述精磨研磨剂中，金刚石颗粒的粒度为1~10μm，所述金刚石颗粒为球形，其圆球度为0.7~0.75；

III．超精磨：0.1~1N/球；所述超精磨研磨剂中，金刚石颗粒的粒度为0.01~1μm，所述金刚石颗粒为球形，其圆球度为0.75~0.85。

所述粗磨研磨剂、精磨研磨剂和超精磨研磨剂与研磨基质的质量比为1:1~1:4；所述基质为水或煤油。

本发明所述工艺优选所述粗磨研磨剂、精磨研磨剂和超精磨研磨剂，按质量百分比，由下述组分组成：

本发明所述工艺进一步优选下述技术方案：

一种氮化硅陶瓷的制备方法，包括下述工艺步骤：

①陶瓷原料制备：将经干燥后的陶瓷原料按比例混合均匀，过80~200目筛，将过筛后的粉料置于球磨机中，于300~360r/min的速度球磨6h~10h；

②压制成形：将步骤①所得粉料置于磨具中，采用冷等静压的方法压制成球形；

③烧结：常压下，将粉料置于模具中，在烧结炉中以60~80℃/min的速度升温至1600℃~1650℃，保温0.5h~2h，停止加热后随炉冷却至室温；

④研磨抛光：将所得陶瓷球进行研磨和抛光，陶瓷球的球度不超过0.07微米，表面粗糙度不超过0.008微米。

本发明的有益效果是：该工艺包括陶瓷烧结和研磨两个步骤，烧结步骤可以实现在常压下烧结氮化硅陶瓷球；研磨步骤各个研磨阶段的研磨剂包括粗磨研磨剂、精磨研磨剂和超精磨研磨剂。这些研磨剂在研磨各个阶段中配合使用，可达到研磨效率高，对陶瓷本体污染少，提高研磨效率、减少研磨时间的效果。利用工艺制备的氮化硅陶瓷球具有低密度、高硬度、低摩擦系数，耐磨、自润滑及刚性好等，可广泛用作轴承的滚动体。

具体实施方式