[发明专利]一种高致密度复合陶瓷球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高致密度复合陶瓷球的制备方法，属于轴承滚动体制备领域。

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。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。

立方氮化硼陶瓷均有良好的耐热性、热稳定性、导热性，是理想的散热材料和高温绝缘材料。氮化硼的化学稳定性好，能抵抗大部分熔融金属的浸蚀。它也有很好的自润滑性。然而其硬度较其他高强度陶瓷低，适用于制作高温轴承。然而立方氮化硼陶瓷的烧结条件极其苛刻，为了降低其烧结温度和条件，需要在烧结过程中加入其他烧结助剂。

氮化硅陶瓷具有极高的强度很高且极耐高温，其强度在1200℃的高温不下降，受热后不会熔成融体，同时，其耐化学腐蚀性能优异，能耐几乎所有的无机酸和30%以下的烧碱溶液，也能耐很多有机酸的腐蚀氮化硅陶瓷的烧结工艺一般为三种：热等静压（HIP）、热压（HP）和气氛压力烧结。气氛烧结的压力为5~10MPa，热压烧结的压力为70Mpa左右，热等静压的烧结的压力为150MPa~200MPa。

为了增强氮化硅陶瓷的导热性及自润滑性，需要提供一种多相复合陶瓷材料，并降低烧结压力，实现无压烧结。

发明内容

本发明的目的是提供一种高致密度复合陶瓷球的制备方法，该制备方法可以实现在常压下烧结氮化硅-氮化铝-立方氮化硼复合陶瓷球材料，该制备方法可以实现在常压下烧结氮化硅陶瓷球，该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。

一种高致密度复合陶瓷球的制备方法，包括陶瓷原料制备、制坯成形、烧结和研磨抛光的步骤，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；

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：氮气气氛中，将粉料置于模具中，在1500℃~1750℃保温2h~6h，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；

其中，步骤①中所述陶瓷原料，按质量百分比，由下述组分组成：

本发明所述高致密度复合陶瓷球的制备方法优选陶瓷所述步骤①按下述工艺进行：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2h~6h。

本发明所述高致密度复合陶瓷球的制备方法优选所述步骤③按下述工艺进行：氮气气氛中，将粉料置于模具中，在烧结炉中以10~20℃/min的速度升温至1500℃~1750℃，保温2h~6h，停止加热后随炉冷却至室温，其中氮气流速为1~5L/min。

本发明所述高致密度复合陶瓷球的制备方法优选所述步骤④，按下述方法进行：将陶瓷球首先进行研磨加工，随后将进行研磨加工后的工件进行抛光，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。

本发明所述高致密度复合陶瓷球的制备方法优选所述陶瓷原料，按质量百分比，由下述组分组成：

本发明所述高致密度复合陶瓷球的制备方法进一步优选下述方案：

一种高致密复合陶瓷球的制备方法，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2h~6h；

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：氮气气氛中，将粉料置于模具中，在烧结炉中以10~20℃/min的速度升温至1500℃~1750℃，保温2h~6h，停止加热后随炉冷却至室温，其中氮气流速为1~5L/min；

④研磨抛光：将陶瓷球首先进行研磨加工，随后将进行研磨加工后的工件进行抛光，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。