[发明专利]氧化铝陶瓷导轨的制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化铝陶瓷导轨的制备方法，属于陶瓷导轨制备技术领域。本发明包括以下步骤：(1)将氧化铝、助烧剂混合，再将混合物、水、分散剂、粘结剂混合，进行球磨，得到所需浆料；(2)将浆料进行喷雾干燥，得到造粒粉，待用；(3)将造粒粉采用冷等静压成型工艺，得素坯；(4)将素坯使用线锯设备进行内孔切割得到方孔陶瓷导轨素坯；(5)将生坯烧成得坯体，铣加工，然后进行烧结，即得到粗品；(6)将粗品再进行精磨加工和抛光加工，即得。本发明设计科学合理，制备的陶瓷导轨具有体积密度低、硬度高、弹性模量大、热膨胀系数低、高硬度、高耐磨性的优点。

技术领域

本发明涉及一种氧化铝陶瓷导轨的制备方法，属于陶瓷导轨制备技术领域。

背景技术

目前陶瓷导轨是超精密加工和超精密测量设备(如半导体芯片加工的光刻机用超精密移动工作台、高精度光学器件用超精密机床、超精密三坐标测量仪等)的关键运动结构部件，研制大尺寸、高精度的高技术陶瓷导轨是制造超精密设备的关键核心技术之一。我国精密工作台和精密导轨的制造大多基于金属材料，金属材料往往在使用过程中，受到温度的影响达不到结构件精度控制的要求，构件长期高速相对运动，存在磨损、腐蚀的问题。目前，金属材料已经无法满足超精密加工和超精密测量设备对导轨部件的使用需求。

大尺寸、高精度的高技术陶瓷导轨，尤其是长度≥1.5米的双孔或多孔陶瓷导轨，其截面大多要求为方形，坯体尺寸较大、较厚，不合理的成型工艺会直接因为成型过程中压力不均匀，导致坯体产生严重的坯体开裂、变形等问题，多孔陶瓷导轨大多采用坯体粘结或陶瓷粘结的方式才能获得，但是这会导致陶瓷导轨整体性能下降，加工精度较低，粘结体在导轨往复运动过程中开裂等问题。

研究新型的氧化铝超精密工作台和精密导轨，对于解决国内核心技术瓶颈、提升国内高端装备制造业水平有着重要推动作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种氧化铝陶瓷导轨的制备方法，其设计科学合理，制备的陶瓷导轨具有体积密度低、硬度高、弹性模量大、热膨胀系数低、高硬度、高耐磨性的优点，更适用于超精密测量和加工领域，能满足超精密工作台对结构材料的高强度、低密度、弹性模量高、热膨胀系数小的要求。

本发明所述的氧化铝陶瓷导轨的制备方法，包括以下步骤：

①将氧化铝、助烧剂混合，再将混合物、水、分散剂、粘结剂混合，加入到球磨机后进行球磨，得到所需浆料；

②将步骤①得到的浆料进行喷雾干燥，得到造粒粉，待用；

③将步骤②中制得的造粒粉采用冷等静压成型工艺，得到圆孔氧化铝陶瓷导轨素坯；

④将步骤③所得素坯使用线锯设备进行内孔切割，将圆孔氧化铝陶瓷导轨素坯加工成符合尺寸要求的方孔陶瓷导轨素坯；

⑤将步骤④所得生坯烧成得氧化铝陶瓷导轨坯体，使用数控雕刻机对坯体进行铣加工，使之接近陶瓷导轨成品尺寸，然后进行烧结，即得到氧化铝陶瓷导轨粗品；

⑥将步骤⑤所得粗品再进行精磨加工和抛光加工，即得所述的氧化铝陶瓷导轨产品。

优选的，氧化铝、助烧剂按质量分数氧化铝99.5％、助烧剂0.5％比例混合。

优选的，混合物、水、分散剂、粘结剂按照质量比例1:0.5:0.02:0.003混合。

步骤③中，冷等静压成型工艺所采用的模具套件包括橡胶模具、2-5根圆柱形不锈钢芯轴和长方体的吊笼，橡胶模具由橡胶套和上下两个实心橡胶塞组成。

所述橡胶套两个端口设计成方变圆的样式，以保证压制过程中的良好密封性，除此之外，为了保证内部芯轴与外部橡胶套的相对位置，设置了高分子材料的带孔定位盘，定位盘两端系有抽离绳。

所述的模具套件为本领域技术人员根据附图能够得知其整体结构以及操作使用过程。