[发明专利]一种高精度陶瓷球制备方法

摘要

本发明公开的一种高精度陶瓷球制备方法，采用烧结、粗磨、精磨、初研、精研步骤制备而成，其烧结步骤是以Si3N4为主要原料，以Y2O3、Al2O3、La2O3、CeO2的混合物为混合添加剂，将Si3N4与混合添加剂混合均匀，干燥完全后干压成型为陶瓷球坯体，再将陶瓷球坯体在200MPa压力下冷等静压进一步密实，成型后的陶瓷球坯体埋入玻璃粉料中，使用氮气作为加压介质，利用各向均等的静压力压制，形成烧结好的陶瓷球球坯。本发明的优点在于；将氮化硅采用热等静压烧结成型，使用氮气作为加压介质，集热压和等静压的优点于一身。具有硬度高、耐磨损、耐高温、耐腐蚀等特点。

主权项

一种高精度陶瓷球制备方法，选用氮化硅材料，采用烧结、粗磨、精磨、初研、精研步骤制备而成，其特征在于：所述烧结步骤是以Si3N4为主要原料，以Y2O3、Al2O3、La2O3、CeO2的混合物为混合添加剂，Si3N4与混合添加剂的质量比为100∶4，其中Si3N4粉中Si3N4含量≥95%,中位粒径D50≤1μm，氧含量≤2%，添加剂中Y2O3的含量质量百分比为50%、Al2O3的含量质量百分比为20%、La2O3的含量质量百分比为20%、CeO2的含量质量百分比为10%；将Si3N4与混合添加剂混合均匀后，干燥完全后在2MPa压力下干压成型为陶瓷球坯体，再将陶瓷球坯体在200MPa压力下冷等静压进一步密实，成型后的陶瓷球坯体埋入组成为SiO272%、B2O313%、Al2O35%、Na2O49%、K2O0.8%、CaO0.2%的玻璃粉料中，于压力120～125MPa、温度为1750℃～1850℃的温度下使用氮气作为加压介质，利用各向均等的静压力压制5～6分钟后，形成烧结好的陶瓷球球坯；所述粗磨步骤是采用硬度大于230HB的铸铁磨球板，开始选用粒度为80#的碳化硅，当该工序加工尺寸剩余0.15mm时换用W40碳化硅，磨剂为普通研磨液和水，配比为1∶1，FM型‑1型复合研磨液，让烧结好的陶瓷球球坯在铸铁磨球板之间进行粗磨，粗磨时磨球盘转速为48～170r/min,铸铁磨球板加载的压力为2～3MPa，粗磨后，陶瓷球表面粗糙度Ra小于1.6μm，球形误差小于1μm；所述精磨步骤是采用硬度为210～240HB的铸铁磨球板，磨料选用W40碳化硅，磨剂选用金刚石研磨液，让粗磨好的陶瓷球在铸铁磨球板之间进行精磨，精磨时磨球盘转速为48～120r/min,铸铁磨球板加载的压力为2～3MPa，粗磨后，陶瓷球表面粗糙度Ra小于0.4μm，球形误差小于1μm；所述粗研步骤是采用硬度为190～220HB的铸铁研磨板，磨料W40碳化硅，磨剂选用金刚石研磨液，让精磨好的陶瓷球在铸铁研磨板之间进行粗研，粗研时研磨盘转速为20～60r/min,铸铁研磨板加载的压力为1～2.5MPa，粗研后，陶瓷球表面粗糙度Ra小于0.08μm，球形误差小于0.25μm；所述精研步骤是采用硬度为190～220HB的铸铁研磨板，磨料W40碳化硅，磨剂选用金刚石研磨液，让粗研好的陶瓷球在铸铁研磨板之间进行粗研，粗 研时研磨盘转速为15～30r/min,铸铁研磨板加载的压力为1～2.5MPa，粗研后，陶瓷球的表面质量和精度达到G10或G5级标准。