[发明专利]超低气孔率氮化硅陶瓷轴承球及其制造方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的在于，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。

本发明的另一目的在于，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。

本发明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（Al₂O₃）、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%。

本发明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。本发明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，本发明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。本发明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。本发明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（YO₂）。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：

1）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1）中的混合料进行球磨，得到0.5μm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。

本发明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。

本发明还包括对成品的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。