一种陶瓷弹簧、制备方法技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷弹簧、制备方法，陶瓷弹簧由以下重量份原料制备而成：按重量份，陶瓷粉末53.3

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷弹簧、制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷弹簧生产
，具体提供一种陶瓷弹簧、制备方法。

技术介绍

[0002]弹簧是机械结构中常用的基础性零部件，通常用于制造弹簧的材料为金属。然而普通金属弹簧的工作温度不超过200℃，使用特种合金(如镍基合金)制造的耐热弹簧工作温度也不超过800℃。此外金属材料的耐腐蚀性、耐磨性表现相比于陶瓷材料也较差。
[0003]陶瓷弹簧相比于金属弹簧就具有无可替代的优势，但是，陶瓷弹簧制备过程中存在两个技术问题，一是成型后陶瓷颗粒间会存在间隙影响陶瓷弹簧的强度，二是弹簧成型过程中收缩容易导致变形的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的技术任务是针对上述存在的问题，提供一种陶瓷弹簧、制备方法。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供一种陶瓷弹簧，由以下重量份原料制备而成：
[0006]陶瓷粉末53.3
‑
78份，水15
‑
30份，甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素与聚乙烯醇缩丁醛的混合物4.2
‑
8.5份。作为可选方案，所述陶瓷弹簧的高度不小于0.6cm。具体的，所述陶瓷粉末添加量为53.3份
‑
78份，比如可以是53.3份、56份、65份、72份、75份、78份等；水可以是15份、20份、25份、30份等，水优选为去离子水。所述水为去离子水，除去了呈离子形式杂质后的纯水。所述甲基纤维素，羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素与聚乙烯醇缩丁醛的混合物占混合物的质量比为4.2份
‑
8.5份，可以是4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.2份、7.3份或8.0份等。
[0007]进一步的，还包括第一添加剂，所述第一添加剂为己基草酸，乙二醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇(PVA)，腐植酸钠、邻苯二甲酸二(2
‑
乙基己)酯中一种或多种，按重量份，所述第一添加剂添加量为7.0
‑
8.9份。可以是7份、7.5份、7.8份、8.4份、8.5份、8.6份或8.9份等，第一添加剂作为固体分散剂的载体能够对陶瓷粉体进行增塑和润滑，有利于挤出时线材的表面光滑。
[0008]进一步的，还包括第二添加剂，所述第二添加剂为异丁醇、丙二醇或邻苯二甲酸二甲酯中的一种或多种，按重量份，所述第二添加剂添加量为4.1
‑
4.5份。可以是4.1份、4.2份、4.3份、4.4份或4.5份等，第二添加剂具有保湿作用和塑化的作用。
[0009]进一步的，还包括第三添加剂，所述第三添加剂为聚羧酸铵盐溶液、聚丙烯酸铵盐与聚羧酸铵盐混合溶液、纯碱溶液、腐植酸钠溶液、鞣性减水剂、草酸钠溶液、聚偏磷酸钠溶液、焦磷酸钠溶液、丹宁酸钠溶液中的一种或多种，按重量份，所述第三添加剂添加量为2
‑
4份。可以是2份、2.5份、3份、3.5份、3.8份或4份等，作为分散剂及减水剂使用。
[0010]进一步的，所述陶瓷粉末为氧化锆粉末、氮化硅粉末、碳化硅粉末，或者氮化硅粉末与碳化硅粉末的混合物。
[0011]进一步的，还包括氧化物或非氧化物烧结助剂，所述氧化物或非氧化物烧结助剂
包括:CuO、B2O3、ZrO2、CaO、La2O3、Li2CO3、TiO2、BaO、MnO、SiO2、Y2O3、Al2O3、MgO和CeO中的一种或多种，按重量份，所述第烧结助剂添加量为3
‑
5份。可以是3份、3.5份、3.8份、4份、4.5份、5份等，作为分散剂及减水剂使用。
[0012]根据本专利技术的另一个方面，提供一种陶瓷弹簧的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将陶瓷粉末、水与甲基纤维素，羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素与聚乙烯醇缩丁醛的混合物中的至少一个混合，形成混合物；按重量份，所述陶瓷粉末的添加量为53.3
‑
78份，所述水的添加量为15
‑
30份，所述甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素与聚乙烯醇缩丁醛的混合物的总添加量为4.2
‑
8.5份。具体的，所述陶瓷粉末添加量为53.3份
‑
78份，比如可以是53.3份、56份、65份、72份、75份、78份等；水可以是15份、20份、25份、30份等，水优选为去离子水。所述水为去离子水，除去了呈离子形式杂质后的纯水。所述甲基纤维素，羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素与聚乙烯醇缩丁醛的混合物占混合物的质量比为4.2
‑
8.5份，可以是4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.2份、7.3份或8.0份等。
[0014]将所述混合物挤出成型为线材，所述线材的直径为0.6
‑
3mm，可以是0.6mm、0.8mm、1mm、1.5mm、1.8mm、2mm、2.1mm、2.5mm或者3mm等；
[0015]将所述线材进行脱水，并在脱水的过程使线材长度收缩10
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20％；
[0016]将脱水后的所述线材通过有机溶剂进行塑化，使陶瓷材料通过钢材弹簧的加工生产方式生产出来，相比于采用陶瓷注模成型然后进行后续切削处理的陶瓷弹簧生产方式可有效节省至少40
‑
70％的原材料消耗。
[0017]将塑化后的线材缠绕成具有一定匝数的线圈并进行冷等静压成型得到弹簧坯体；作为可选方案，塑化时浸入有机溶剂的时间为50
‑
150秒，可以是50秒、60秒、70秒、80秒、90秒、100℃、105秒、110秒、115秒、120秒、125秒、130秒、140秒或者150秒等。
[0018]将所述弹簧坯体依次进行烧结和回火处理后，即得，其中，烧结温度为1400℃
‑
1800℃，回火处理的温度不高于烧结温度。根据原料的不同，烧结温度可以选择1400℃、1450℃、1500℃、1550℃、1600℃、1650℃、1700℃、1750℃或者1800℃，必要时需要使用惰性气体保护。将烧结后的线圈进行回火处理，优选，在氮气气氛中低压低速升温烧结，根据原料不同选择烧结温度1200℃
‑
1600℃，可以选择1200℃、1300℃、1400℃、1500℃、1600℃，氮气压力为0.1
‑
2MPa，升温速率为0.5
‑
10℃/min。
[0019]进一步的，所述混合物中包括第一添加剂，所述第一添加剂为己基草酸，乙二醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇(PVA)，腐植酸钠、邻苯二甲酸二(2
‑
乙基己)酯等一种或多种混合物，按重量份，所述第一添加剂添加量为7
‑
8.9份。
[0020]进一步的，所述混合物中包括第二添加剂，所述第二添加剂为异丁醇、丙二醇、丙三醇或邻苯二甲酸二甲酯一种或多种，所述第二添加剂占混合物的质量比为4.1
‑
4.5份。
[0021]进一步的，所述混合物中包括第三添加剂，所述第三添本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷弹簧，其特征在于，由以下重量份原料制备而成：陶瓷粉末53.3
‑
78份，水15
‑
30份，甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素与聚乙烯醇缩丁醛的混合物4.2
‑
8.5份。2.根据权利要求1所述的一种陶瓷弹簧的制备方法，其特征在于，还包括第一添加剂，所述第一添加剂为己基草酸，乙二醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇(PVA)，腐植酸钠、邻苯二甲酸二(2
‑
乙基己)酯中一种或多种，按重量份，所述第一添加剂添加量为7.0
‑
8.9份。3.根据权利要求1所述的陶瓷弹簧，其特征在于，还包括第二添加剂，所述第二添加剂为异丁醇、丙二醇或邻苯二甲酸二甲酯中的一种或多种，按重量份，所述第二添加剂添加量为4.1
‑
4.5份。4.根据权利要求1所述的陶瓷弹簧，其特征在于，还包括第三添加剂，所述第三添加剂为聚羧酸铵盐溶液、聚丙烯酸铵盐与聚羧酸铵盐混合溶液、纯碱溶液、腐植酸钠溶液、鞣性减水剂、草酸钠溶液、聚偏磷酸钠溶液、焦磷酸钠溶液、丹宁酸钠溶液中的一种或多种，按重量份，所述第三添加剂添加量为2
‑
4份。5.根据权利要求1所述的陶瓷弹簧，其特征在于，所述陶瓷粉末为氧化锆粉末、氮化硅粉末、碳化硅粉末，或者氮化硅粉末与碳化硅粉末的混合物。6.根据权利要求1所述的陶瓷弹簧，其特征在于，还包括氧化物或非氧化物烧结助剂，所述氧化物或非氧化物烧结助剂包括:CuO、B2O3、ZrO2、CaO、La2O3、Li2CO3、TiO2、BaO、MnO、SiO2、Y2O3、Al2O3、MgO和CeO中的一种或多种，按重量份，所述氧化物或...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伶，王营营，王伟伟，隋松林，于宏林，王守兴，屈忠宝，刘时浩，曹守刚，吕佳琪，陈云锋，李楠，马心祎，
申请(专利权)人：山东工业陶瓷研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：