[发明专利]一种氧化铝陶瓷的螺纹加工方法

说明书

技术领域

一种氧化铝陶瓷的螺纹加工方法，属于氧化铝陶瓷技术领域。

背景技术

氧化铝陶瓷是一种公知的弹性模量高、耐磨损、耐化学腐蚀、高温稳定性好的优良甲供材料。但氧化铝陶瓷不仅硬度高、脆性大，导致加工性能差、加工难度大；而且由于氧化铝陶瓷在高温烧成时存在12%~25%的烧成线收缩和相当程度的烧成变形，初烧成的陶瓷产品尺寸和表面光洁度往往达不到相应的精度要求。氧化铝工件在烧制得到素坯后一般需要陶瓷磨削加工才能得到尺寸精度和表面光洁度都达标的陶瓷零件。

螺纹加工是一种对精度要求较高的工件所需的加工工艺，传统工艺生产的氧化铝陶瓷具有12%~25%的烧成线收缩，这必然导致制备的氧化铝陶瓷工件的规格无法确定，产品之间的大小存在超出螺纹精度要求的差异。即使制得带有螺纹的氧化铝陶瓷工件也无法相互替换使用。即使一些生产方式能控制氧化铝陶瓷的烧成线收缩率控制在了7%~8%，其可控程度也无法满足螺丝的精度要求，规格无法完全统一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种烧成线收缩率可控、规格统一、精度高的氧化铝陶瓷的螺纹加工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该氧化铝陶瓷的螺纹加工方法，制备步骤为：

1）将干燥后的氧化铝造粒粉进行等静压机压制，得到氧化铝待处理胎坯；

2）在氧化铝待处理胎坯的上加工出螺纹，得到带螺纹的胎坯；

3）将带螺纹的胎坯采用分梯度分段煅烧工艺从室温至1600℃连续烧结36 h ~58h，其中连续烧结过程中温度连续升高阶段用时34 h ~52 h，烧结完成后冷却即得带有一体螺纹的氧化铝陶瓷制品。

本发明提供一种氧化铝陶瓷的螺纹加工方法，克服了氧化铝陶瓷的耐磨损性能，使加工出的螺纹规格统一、精度高，适合于一些有绝缘、耐高温、耐腐蚀，可用在高防污染、卫生要求更高的领域。同时氧化铝陶瓷同体积的质量更小，可以减轻装置的整体质量，应用更加方便。

本发明的氧化铝陶瓷的螺纹加工方法尤其适合于在陶瓷除渣器的锥段的螺纹加工，使陶瓷除渣器的锥端可以与其其余部件实现螺纹连接。

本发明的氧化铝陶瓷的螺纹加工方法也适合于氧化铝陶瓷螺栓、氧化铝陶瓷螺杆等其他带有螺纹的氧化铝陶瓷工件。均能很好地控制所要求的精度。

本发明的方法首先利用等静压机技术得到具有较高接近理论的密度和基本形状的胎坯，使胎坯具有定型的能力，在之后的螺纹加工和煅烧工序中保持形状。传统的氧化铝陶瓷制品因烧成线收缩率的不可控性，在烧制完成制得陶瓷片后再利用磨削工具打磨制得制品。本发明的工序关键在于螺纹的成型时机，在等静压机压制后即用数控或普通车床加工螺纹，加工螺纹后再煅烧。利用等静压机压制得到已加工的初坯后即加工螺纹。这主要得益于本发明的烧成线收缩率的可控性及控制晶粒合理的长大，防止了晶粒二次长大对成瓷内在质量的损害而等梯度分段煅烧工艺是本发明烧成线收缩率可控性的关键，利用长达34 h ~52 h的连续缓慢升温过程，可以严格控制氧化铝陶瓷的烧成线收缩率在可控的范围，可以根据需要将烧成线收缩率控制在某一特定值，保证氧化铝陶瓷的螺纹制品在烧结成型后具有统一的规格和足够的精度。

步骤1）中所述的氧化铝造粒粉中氧化铝所占的质量百分比为90%~99%。本发明氧化铝陶瓷选用的原料为市售氧化铝造粒粉，其纯度可以为90%~99%的任意纯度，配方中添加按质量百分比剂二氧化钛0.01%~0.1%、氧化钇0.01%~0.06%、碳酸锰0.01%~0.03%二氧化锆0.4%~3%，目的在于调整氧化铝陶瓷的弹性模量、耐磨性、耐化学腐蚀性、高温稳定性和抗冲击强度等物化性能，使本氧化铝陶瓷更适合做螺丝的材料。

步骤1）中所述的等静压机压制采用分级保压等静压工艺，即保压压力先按递增的压力等级逐级保压并升压至70MPa~115MPa保压5 min ~10min，再逐渐分段减小泄压，所制氧化铝待处理胎坯的体积越大升压与泄压的过程时间越长。本发明采用的分级保压等静压工艺可以控制压制成型的胎坯具有可控的密度和强度，使其此时的弹性模量和耐磨性可以针对后续的螺纹加工工序的需求进行设定，同时又具有足够的定型能力。

所述的分级保压等静压工艺中压力递增过程的每压力等级保压2 min ~5min，保压压力的泄压过程中每压力段泄压用时5 min ~30 min。压力等级的保压时间控制可以进一步增强弹性模量、耐磨性和定型能力的可控性，此保压时间下可以得到适合车制加工螺纹的弹性模量、耐磨性和定型能力。