一种大型结构陶瓷精密加工工艺及配方组成比例

本发明专利技术公开了一种大型结构陶瓷精密加工工艺及配方，其制备原料，以重量份计，包括混合物47

【技术实现步骤摘要】
一种大型结构陶瓷精密加工工艺及配方


[0001]本专利技术涉及陶瓷加工领域，尤其是一种大型结构陶瓷精密加工工艺及配方。

技术介绍

[0002]目前很多机械的承载能力和加工精度的要求越来越高，生存环境更多样化，很多机械零部件也需要随着科技进步逐步更新，更多的使用陶瓷器具代替金属用具，而陶瓷材料作为非金属工程材料，在现代机械应用发展中占据越来越重要的地位，尤其在制作陶瓷球作为轴承的滚动体方面，可以制作出高性能的陶瓷球轴承，陶瓷球轴承最主要的部件就是陶瓷球滚动体，陶瓷球是提高陶瓷轴承使用寿命和转速的关键,陶瓷球的质量直接影响了轴承的性能,陶瓷球毛坯的成型影响着加工的效率和成品的质量，现有的陶瓷球胚成品虽然具有耐高温、耐磨损等特点，但普遍的抗菌性能较差，抗氧化性能较差，以及陶瓷结构的表面机械强度和均匀度都较差，特别是在制作陶瓷时，其加入的抗氧化剂不能均匀分配至陶瓷整体致使陶瓷的整体性能收到非常大的影响，在陶瓷的后期表面处理上虽然会重新喷涂有抗氧化耐磨的涂层，但陶瓷的整体的物理性能和化学性能绝大部分是受制作工艺和配方的影响，这些问题都会严重影响陶瓷结构的整体使用寿命。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决上述存在的技术问题，提供一种大型结构陶瓷精密加工工艺及配方。
[0004]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]一种大型结构陶瓷精密加工配方，其制备原料，以重量份计，包括混合物47
‑
65份、分散剂3
‑
7份、活性剂2
‑
5份、结合剂6
‑
9份、催化剂1
‑
5份、助剂7
‑
13份、研磨剂8
‑
11份和磨料2
‑
6份。
[0006]所述混合物为二氧化硅(SiO2)、碳粉(C)、硅(S)、氮气(N2)和SiO2‑
C混合物组成。
[0007]所述分散剂为无水乙醇、聚乙二醇、水玻璃、腐殖酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸钠、铵盐中的一种或多种组成。
[0008]所述活性剂为CTAB、环己烷、辛基酚聚氧乙烯醚、环己烷中的一种或多种组成。所述结合剂为氮气、氮化硼、长石粉、低熔点硼硅玻璃粉中的一种或多种组成。所述催化剂为Fe2O3、BaF2、CaF2中的一种或多种组成。
[0009]所述助剂为MgO、Y2O3、Al2O3、AlN、La2O3、TiO2、Mg3N2中的一种或多种组成。所述研磨剂为悬浮液、煤油、油酸、机油中的一种或多种组成，且研磨液为附着性很强的物质。
[0010]所述磨料为碳化硅、氧化铬、金刚石和刚玉中的一种或多种组成，且比氮化硅陶瓷更坚硬。
[0011]一种大型结构陶瓷精密加工工艺，氮化硅的制备过程，步骤如下：
[0012]S1：取部分原料二氧化硅与碳粉，用碳化还原氮化法将SiO2与C粉的混合物在进入N2和温度1200℃的环境下进行加热处理，该方式反应是分两步进行，SiO2在C粉作用下被还
原生成Si；
[0013]S2：然后在1100℃
‑
1500℃温度下，Si与N2反应生成Si3N4，总反应式为：3SiO2+6C+2N2＝Si3N4+6CO，为使反应更充分需要加入足量的碳保证SiO2完全反应；S3：且在制作过程中SiO2‑
C混合粉末中加Si3N4后再进行1300℃的加热处理,会发现得到的氮化硅粉末晶体形状不同于简单的碳化还原得到的粉末晶体，晶体主要形状是尖角状。
[0014]氮化硅陶瓷的制备过程，其步骤如下：
[0015]S1：研磨，为了更充分的进行反应，对形成晶体和结块的碳化硅进行研磨，产品纯度低和粒子大，对粉末打碎研磨，使粒子更加细密均匀；
[0016]S2：再加入复合磨料，利用冷等静压压块法将氮化硅粉末制成粒度约0.1mm大小的二次团粒，提高粉末的压制性能和流动性，冷等静压压块法是在封闭环境下进行，可以避免杂质混入粉末中，破坏成型后的整体质量，为了保证粉末的纯净度及加工后的质量，选择冷等静压压块法完成制粒；
[0017]S3:氮化硅陶瓷粉末配混料技术一般采用的是液粉相混合的方法，以无水乙醇为分散介质，聚乙二醇为分散助剂，利用超声波对液相呼和物进行处理，完成混合配料；
[0018]S4:再根据配比加入混合料、结合剂和去离子水，使制粒提高了氮化硅粉末的流动性和压制性，通过干压成型、冷等静压加压提升强度两个步骤，干压成型将配料制粒完成的粉末加入到金属空腔中，对模具加压成型；
[0019]S5:再加入分散剂，使电离成离子后吸附于颗粒表面，颗粒表面形成一种双电层的结构，使其表面电荷密度提高，通过表面同种电荷斥力作用，克服了颗粒间的范德华吸引力，实现分散效果，高纯度氮化硅粉末属于瘠性材料，表面性能很弱，聚合难度大，需要加入活性剂改变粉末晶体的特性，保证成型的球坯有足够的强度成型；
[0020]S6：对球胚进行质量检测，未完成质量检测的毛坯球性能达不到加工的标准，需要再对其进行烧结增强毛坯的强度，烧结完成后，陶瓷球毛坯会更加致密，密度增大，强度也随着增大，为陶瓷球的研磨加工做好准备；
[0021]S7：为了阻止氮化硅的分解前，将毛坯球埋入与毛坯球组分近似的氮化硅和氮化硼混合粉末中，混合粉末会在球坯表面形成一个气相平衡环境阻止氮化硅分解；
[0022]S8：烧结过程，温度控制在1700
‑
2000℃范围内，氮化硅在1900℃高温下会发生分解反应：Si3N4＝3Si+2N2，在烧结过程中，在一定的氮气压力下进行，要保证氮化硅不会被分解，氮气可以阻止氮化硅的分解还能够起到使密度致密化的作用，获得更好的毛坯质量；
[0023]S9：进行重烧时加入助剂，重烧结后密度在90％以上，甚至可以高达99％。且收缩较小般不超过6.5％。
[0024]氮化硅陶瓷加工过程，其步骤如下：
[0025]S1：烧制形成的氮化硅陶瓷球，要对毛坯球进行质量检验和荧光探伤，挑选出极大球和极小球，对其进行粗磨加工去除陶瓷球留量的95％，需对毛坯球的加工留量范围不能过大，保证在0.3
‑
0.5mm范围内，以保证加工能够进行；
[0026]S2：经过粗磨加工再进行精细加工，磨料粒度为20
‑
40μm，加入油剂或水剂研磨液，研磨板转速为48
‑
120r/min，压力为2
‑
3Mpa进行精细研磨，陶瓷球已经有了良好的外观，但加工球表面仍粗糙，精度较低；
[0027]S3：加入复合磨料，磨料粒度为1
‑
3.5Mm，加入油剂或水剂研磨液，研磨板转速为
25
‑
60r/min，压力为1
‑
2.5Mpa进行初步研磨加工，提高陶瓷球的表面质量和加工精度，并且消除陶瓷球表面的应力；
[0028]S4：最后一步，加入复合磨料，磨料粒度为<1μm，加入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型结构陶瓷精密加工配方，其特征在于：其制备原料，以重量份计，包括混合物47
‑
65份、分散剂3
‑
7份、活性剂2
‑
5份、结合剂6
‑
9份、催化剂1
‑
5份、助剂7
‑
13份、研磨剂8
‑
11份和磨料2
‑
6份。2.根据权利要求1所述的一种大型结构陶瓷精密加工配方，其特征在于：所述混合物为二氧化硅(SiO2)、碳粉(C)、硅(S)、氮气(N2)和SiO2‑
C混合物组成。3.根据权利要求1所述的一种大型结构陶瓷精密加工配方，其特征在于：所述分散剂为无水乙醇、聚乙二醇、水玻璃、腐殖酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸钠、铵盐中的一种或多种组成。4.根据权利要求1所述的一种大型结构陶瓷精密加工配方，其特征在于：所述活性剂为CTAB、环己烷、辛基酚聚氧乙烯醚、环己烷中的一种或多种组成。5.根据权利要求1所述的一种大型结构陶瓷精密加工配方，其特征在于：所述结合剂为氮气、氮化硼、长石粉、低熔点硼硅玻璃粉中的一种或多种组成。6.根据权利要求1所述的一种大型结构陶瓷精密加工配方，其特征在于：所述催化剂为Fe2O3、BaF2、CaF2中的一种或多种组成。7.根据权利要求1所述的一种大型结构陶瓷精密加工配方，其特征在于：所述助剂为MgO、Y2O3、Al2O3、AlN、La2O3、TiO2、Mg3N2中的一种或多种组成。8.根据权利要求1所述的一种大型结构陶瓷精密加工配方，其特征在于：所述研磨剂为悬浮液、煤油、油酸、机油中的一种或多种组成，且研磨液为附着性很强的物质。9.根据权利要求1所述的一种大型结构陶瓷精密加工配方，其特征在于：所述磨料为碳化硅、氧化铬、金刚石和刚玉中的一种或多种组成。10.一种大型结构陶瓷精密加工工艺，其特征在于：氮化硅的制备过程，步骤如下：S1：取部分原料二氧化硅与碳粉，用碳化还原氮化法将SiO2与C粉的混合物在进入N2和温度1200℃的环境下进行加热处理，该方式反应是分两步进行，SiO2在C粉作用下被还原生成Si；S2：然后在1100℃
‑
1500℃温度下，Si与N2反应生成Si3N4，总反应式为：3SiO2+6C+2N2＝Si3N4+6CO，为使反应更充分需要加入足量的碳保证SiO2完全反应；S3：且在制作过程中SiO2‑
C混合粉末中加Si3N4后再进行1300℃的加热处理,会发现得到的氮化硅粉末晶体形状不同于简单的碳化还原得到的粉末晶体，晶体主要形状是尖角状。氮化硅陶瓷的制备过程，其步骤如下：S1：研磨，为了更充分的进行反应，对形成晶体和结块的碳化硅进行研磨，产品纯度低和粒子大，需要加入研磨液进行后处理，对粉末打碎研磨，使粒子更加细密均匀；S2：再加入复合磨料，利用冷等静压压块法将氮化硅粉末制成粒度约0.1mm大小的二次团粒，提高粉末的压制性能和流动性，冷等静压压块法是在封闭环境下进行，可以避免杂质混入粉末中，破坏成型后的整体质量，为了保证粉末的纯净度...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄明东，赵韦人，
申请(专利权)人：广东丰鑫智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：