超低气孔率氮化硅陶瓷轴承球及其制造方法技术

本发明专利技术涉及陶瓷制品技术领域，尤其涉及一种陶瓷球及其制造方法。超低气孔率氮化硅陶瓷轴承球，采用陶瓷球原料制成陶瓷轴承球，陶瓷轴承球采用如下重量百分比的陶瓷球原料制成：氮化硅粉体75%-85%、氧化铝粉体10%-15%、助烧剂5%-10%。超低气孔率氮化硅陶瓷轴承球的制造方法，包括如下步骤：1）混合；2）球磨；3）干燥；4）压制；5）冷等静压；6）排胶；7）烧结；8）研磨。由于采用上述技术方案，采用本发明专利技术的原料及制作工艺制成的陶瓷球具有超低气孔率、抗弯强度高、断裂韧性高，陶瓷球在长时间工作下不容易出现表面剥落和严重磨损。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及陶瓷制品
，尤其涉及一种陶瓷球及其制造方法。超低气孔率氮化硅陶瓷轴承球，采用陶瓷球原料制成陶瓷轴承球，陶瓷轴承球采用如下重量百分比的陶瓷球原料制成：氮化硅粉体75%-85%、氧化铝粉体10%-15%、助烧剂5%-10%。超低气孔率氮化硅陶瓷轴承球的制造方法，包括如下步骤：1）混合；2）球磨；3）干燥；4）压制；5）冷等静压；6）排胶；7）烧结；8）研磨。由于采用上述技术方案，采用本专利技术的原料及制作工艺制成的陶瓷球具有超低气孔率、抗弯强度高、断裂韧性高，陶瓷球在长时间工作下不容易出现表面剥落和严重磨损。【专利说明】
本专利技术涉及陶瓷制品
，尤其涉及一种陶瓷球及其制造方法。
技术介绍
由于陶瓷球具有密度、机械强度高，耐磨性能好等显著优点，因此作为耐磨损部件被广泛用于轴承、滚珠螺母等滑动装置或控制高压流体的流体阀芯中，实现长期稳定工作，减少维护成本的功能。现有的陶瓷球一般采用多个原料，加上烧结辅助剂进行烧结，得到陶瓷球体。在烧结过程中，由 于原料的配比或现有烧结工艺的限制，现有的陶瓷球容易在表面或内部产生气孔，具有众多气孔的陶瓷球在长期使用过程中，或长时间高速运转下，会遇到轴承球的表面剥落或严重磨损。因此如何降低或减少这种表面剥落或严重磨损，提高其极限转速、使用寿命和精度，是摆在我们面前的一大难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种超低气孔率氮化硅陶瓷轴承球，以解决上述技术问题。本专利技术的另一目的在于，提供一种超低气孔率氮化硅陶瓷轴承球的制造方法，以解决上述技术问题。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:超低气孔率氮化硅陶瓷轴承球，采用陶瓷球原料制成陶瓷轴承球，所述陶瓷球原料包括氮化硅粉体(Si3N4)、氧化铝粉体(A1203)、助烧剂，其特征在于，所述陶瓷轴承球采用如下重量百分比的陶瓷球原料制成:氮化硅粉体75%_85%、氧化铝粉体10%_15%、助烧剂5%_10%。本专利技术与传统的原料配比相比，减少了氮化硅粉体的配比，而增加了氧化铝和助烧剂的配比。由于氧化铝具有显著的耐磨性，因此增加氧化铝的配比后，可以提高整个陶瓷轴承球的整体耐磨性。另外，氮化硅的硬度高，因此传统配比中，为了保证陶瓷轴承球的整体硬度，氮化硅粉体的比重很大。本专利技术适当的降低氮化硅粉体的配比，增加了氧化铝粉体和助烧剂的配比后，大大提高陶瓷轴承球的致密性，大大减少陶瓷轴承球的气孔率，很好的避免了陶瓷轴承球表面的剥落现象，增加了使用寿命，本专利技术的陶瓷球使用寿命可达到20年。在传统工艺中，为了增加陶瓷轴承球的硬度和耐磨性，大多采用碳化钛作为原料中的一种，在原料中加入碳化钛后，制作出的陶瓷轴承球为黑色。本专利技术摒弃了传统原料碳化钛(TiC)，通过提高陶瓷轴承球整体的致密性、减少气孔率，实现了陶瓷轴承球整体的使用寿命。本专利技术制成的陶瓷轴承球由于未添加碳化钛，因此颜色呈灰色。所述陶瓷轴承球优选采用如下重量百分比的陶瓷球原料制成:氮化硅粉体81%、氧化铝粉体12%、助烧剂7%。所述助烧剂采用氧化钇粉体(Y02)。以便增强陶瓷轴承球的致密性，减少气孔率。超低气孔率氮化硅陶瓷轴承球的制造方法，其特征在于，包括如下步骤:I)混合:将所述陶瓷球原料进行混合均匀，形成混合料；2)球磨:将步骤I)中的混合料进行球磨，得到0.5 μ m以下的混合料；3)干燥:对步骤2)球磨后的混合料进行干燥；4)压制:对干燥后的混合料，放入模具中进行压制，制成球坯；5)冷等静压；6)排胶:通过排胶炉对球坯进行真空排胶；7)烧结:将球坯放入烧结炉中进行烧结，制成陶瓷轴承球；8)研磨:对陶瓷轴承球表面进行研磨，制成成品。本专利技术将混合料球磨成较细粒径后，然后进行压力、排胶后才烧结完成制品，采用上述步骤后，由于混合料粒度分布窄，制作的陶瓷球烧结应力更强；由于在烧结前进行了真空排胶工序，其烧结收缩率好，大大提高了陶瓷球的致密性，陶瓷球在使用过程中，表面不容易剥落或严重磨损。本专利技术还包括对成品的9)检验；10)打包等工序。步骤2)中，采用循环球磨系统对混合料进行球磨，所述循环球磨系统包括一球磨机、一与所述球磨机连接的储料罐，所述储料罐包括两个，分别为第一储料罐、第二储料罐，每个所述储料罐均设有进料口和出料口；所述球磨机的进料口通过第一进料阀连接所述第一储料罐出料口，所述球磨机的进料口通过第二进料阀连接所述第二储料罐的出料口；所述球磨机的出料口通过第一出料阀连接所述第一储料罐的进料口、所述球磨机的出料口通过第二出料阀连接所述第二储料罐的进料口。本专利技术与传统的球磨系统相比，增设了一个储料罐，在球磨机运行过程中，本专利技术使用时，I)关闭第二进料阀、第一出料阀，打开第一进料阀、第二出料阀，对第一储料罐内的混合料进行球磨；当第一储料罐内的混合料球磨完成后，2)关闭第一进料阀、第二出料阀，打开第二进料阀、第一出料阀，对第二储料罐内的混合料进行第二次球磨，当第二储料罐内的混合料球磨完成后，根据混合料粒度要求，循环步骤I)和步骤2)，实现循环球磨的目的。上述设计后，在每个储料罐中的混合料均可以被球磨一次，循环对两个储料罐内的混合料进行依次球磨，实现了球磨均匀。相同的球磨时间，与传统单个储料罐反复球磨工艺相比，本专利技术在球磨机内球磨后的混合料，粒径均可达到0.5um以下，更多的混合料在0.3um以下，混合料的颗粒粒度分布变窄。由于粒度越小，在制作陶瓷轴承球过程中，其应力更强，烧结活性也更强，实现了气孔率低、硬度高、致密性好的优点，有效防止陶瓷轴承球的剥落。所述储料罐的进料口设置在顶部，所述储料罐的出料口设置在底部。以便在重力的作用下，便于出料。所述第一储料罐、所述第二储料罐内均设有一料位传感器，两个所述料位传感器均连接一信号处理模块； 所述第一进料阀、第二进料阀、第一出料阀、第二出料阀均采用一电动阀门，所述第一进料阀、第二进料阀、第一出料阀、第二出料阀分别连接所述信号处理模块。本专利技术通过料位传感器感应储料罐内的混合料位置、是否已经球磨完混合料信息。并将上述信息传送给信号处理模块，信号处理模块根据上述信息，控制第一进料阀、第二进料阀、第一出料阀、第二出料阀的开闭，实现自动控制球磨工艺的目的。所述信号处理模块连接一组按键组和显示模块。用以操作球磨循环次数，球磨时间等参数。所述球磨机包括球磨机外壳、设置在所述球磨机外壳内的分离盘、与所述分离盘连接的动力机构、进料管、出料管，所述球磨机外壳与所述分离盘之间的密封空间作为球磨腔，所述球磨腔内设磨介球；所述球磨机外壳的圆周表面设有所述进料管，所述进料管联通所述球磨腔；所述球磨机外壳的一侧侧面设有所述出料管，所述出料管伸入到所述球磨腔内，位于所述分离盘前方；所述出料管中位于球磨腔内的一端设有滤网；所述球磨机外壳的另一侧侧面设有所述动力机构。本专利技术与传统的球磨机不同处在于滤网的设置位置和出料位置。本专利技术将出料管设置在贴近球磨筒(即球磨机外壳)的前方，由于离心力的作用球磨筒中心的磨介球较少，不容易堵塞到出料管处的滤网，滤网过滤混合料的效果好、效率高。由于滤网不容易堵塞，整个球磨机主体的工作效率高，不会因滤网堵塞造成内部压力高的问题，实现无压力高速工作的功能。所述出料管的一端采用漏漏斗状开口，所述漏漏斗状开口位于本文档来自技高网...

【技术保护点】
超低气孔率氮化硅陶瓷轴承球，采用陶瓷球原料制成陶瓷轴承球，所述陶瓷球原料包括氮化硅粉体、氧化铝粉体、助烧剂，其特征在于，所述陶瓷轴承球采用如下重量百分比的陶瓷球原料制成：氮化硅粉体75%‑85%、氧化铝粉体10%‑15%、助烧剂5%‑10%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阮涛，
申请(专利权)人：上海步进精密陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31