CN100430339C

CN100430339C - 陶瓷滑动轴承及其制造方法

Info

Publication number: CN100430339C
Application number: CNB2005100715560A
Authority: CN
Inventors: 李文辉; 李文新
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: CN1900017A

Abstract

本发明公开一种碳化硅陶瓷滑动轴承及其制造方法。它解决了陶瓷滑动轴承强度低，韧性差，易碎裂和较难采取润滑措施的问题，它的制造原料是由下列质量百分比的组分组成：碳化硅粉末和碳化硼粉末72%～85%、Al-Y系添加剂0.5%～15%、CeO₂或La₂O₃ 0.5%～3%、石墨粉8%～12%。制造方法是：首先，采用球磨或搅拌的方法将碳化硅粉末、碳化硼粉末、添加剂以及石墨粉所有组分混合，而后用冷压、冷等静压或注射成型方法制成粉末坯，然后将粉末坯置于真空烧结炉中；先将真空炉抽成真空，再用氩气冲洗后，升温烧结，升温的速率为5～10℃/分钟，升温到1850～2150℃后，保温240～480分钟；烧结在氩气中进行。

Description

陶瓷滑动轴承及其制造方法

本申请是针对申请日为2003年12月19日、申请号为2003101077604、名称是《陶瓷滑动轴承及其制造方法》的专利申请的分案申请。

技术领域：

本发明涉及一种碳化硅陶瓷滑动轴承及其制造方法。

背景技术：

目前滑动轴承多采用淬火钢与巴氏合金组对配合使用。在高温或腐蚀的工况则使用氧化铝或碳化硅等陶瓷材料。陶瓷材料具有硬度高，耐磨损的特点，但陶瓷材料的韧性较差，耐冲击性能较差，易碎裂。

发明内容：

为了解决陶瓷滑动轴承强度低，韧性差，易碎裂的问题。提供了一种强度、韧性及硬度均较高的陶瓷滑动轴承及其制造方法。其目的是这样实现的：一种陶瓷滑动轴承，它的制造原料由下列质量百分比的组分组成：碳化硅粉末和碳化硼粉末72％～85％、Al-Y系添加剂0.5％～15％、CeO₂或La₂O₃0.5％～3％、石墨粉8％～12％。它的制造方法：首先采用球磨或搅拌的方法将碳化硅粉末、碳化硼粉末、添加剂以及石墨粉所有组分混合，而后用冷压、冷等静压或注射成型方法制成粉末坯，然后将粉末坯置于真空烧结炉中，先将真空炉抽成真空，再用氩气冲洗后，升温烧结，升温的速率为5～10℃/分钟，升温到1850～2150℃后，保温240～480分钟；烧结在氩气中进行。本发明与现有技术相比具有如下优点：1、耐磨性能提高。由于陶瓷轴承中加入了石墨，石墨做为润滑剂使摩擦系数降低，从而使轴承的耐磨性能比目前所用技术制造的产品提高了30～50％，同时降低成本25～40％。2、韧性提高了30％左右，从而使轴承的抗冲击性能提高。3、由于碳化硅陶瓷锁具有的高温性能，使轴承在高温，特别是在无润滑工况中使用的可靠性提高。

具体实施方式：

具体实施方式一：它的制造原料是由下列质量百分比的组分组成：碳化硅粉末和碳化硼粉末72％～85％、Al-Y系添加剂0.5％～15％、CeO₂或La₂O₃0.5％～3％、石墨粉8％～12％。它的制造方法：首先采用球磨或搅拌的方法将碳化硅粉末、碳化硼粉末、添加剂以及石墨粉所有组分混合，而后用冷压、冷等静压或注射成型方法制成粉末坯，然后将粉末坯置于真空烧结炉中，先将真空炉抽成真空，再用氩气冲洗后，升温烧结，升温的速率为5～10℃/分钟，升温到1850～2150℃后，保温240～480分钟；烧结在氩气中进行。

具体实施方式二：它的制造原料是由下列质量百分比的组分组成：碳化硅粉末含67％～72％、碳化硼粉末含5.5％～6.0％、Al-Y系添加剂10％～12％，CeO₂或La₂O₃为3％，石墨粉8％～12％。碳化硅粉末为β相占95％以上，粉末平均粒径为0.5微米。碳化硼粉末的平均粒径为1.0～3.5微米，纯度大于96％。Al-Y系添加剂分别为AlN或Al₂O₃和Y₂O₃粉末，它们的平均粒径为0.6～3.0微米，纯度为95～99.9％。石墨粉的平均粒度为20～100μm，纯度大于99％。将上述粉末置于球磨机的尼龙罐中混合，加入适量的酒精作为混合助剂。球磨机的料球为碳化硼瓷球。上述粉末在球磨机中混合6～24小时后，在70～90℃的流动氮气中烘干破碎，加入质量分数为1～10％的聚乙烯醇水溶液作为粘合剂，再混合2～8小时后干燥破碎，过60～80目筛。进行冷等静压成型，成型压力为300～350MPa。而后将上述压坯置于真空烧结炉中。先抽成真空，用氩气冲洗三次后进行烧结。烧结在流动的氩气中进行，氩气流量为15升/分钟。升温速率为0.5～5℃/分钟。在1970℃保温240～480分钟，得到烧结体的主要性能指标为：密度2.85g/cm³；硬度HV2240；四点抗弯强度420MPa；断裂韧性K_IC 42MPam^1/2。与无压烧结的碳化硅轴承件组对，其摩擦系数降低26％，从而使轴承组件的耐磨性提高120％，整套轴承的制造成本降低42％。

具体实施方式三：本实施方式与实施方式二的不同点是，它的制造原料由下列质量百分比的组分组成：碳化硅粉末含70％～72％、碳化硼粉末含6.5％～7％、Al-Y系添加剂12％～15％、CeO₂或La₂O₃为0。5％、石墨粉8％～9％。得到烧结体的主要性能指标为：密度2.90g/cm³；硬度HV2320；四点抗弯强度450MPa；断裂韧性K_IC4.4MPam^1/2。与无压烧结的碳化硅轴承件组对，其摩擦系数降低22％，从而使轴承组件的耐磨性提高97％，整套轴承的制造成本降低39％。其它与实施方式二相同。

Claims

1、一种陶瓷滑动轴承，其特征是它的制造原料由下列质量百分比的组分组成：碳化硅粉末和碳化硼粉末72％～85％、Al-Y系添加剂0.5％～15％、CeO₂或La₂O₃0.5％～3％、石墨粉8％～12％。

2、根据权利要求1所述的陶瓷滑动轴承，其特征是它的制造原料由下列质量百分比的组分组成：碳化硅粉末含67％～72％、碳化硼粉末含5.5％～6.0％、Al-Y系添加剂为10％～12％、CeO₂或La₂O₃为3％、石墨粉为8％～12％。

3、根据权利要求1所述的陶瓷滑动轴承，其特征是它的制造原料由下列质量百分比的组分组成：碳化硅粉末含70％～72％，碳化硼粉末含6.5％～7％，Al-Y系添加剂为12％～15％、CeO₂或La₂O₃为0.5％、石墨粉为8％～9％。

4、根据权利要求1所述的陶瓷滑动轴承，其特征是Al-Y系添加剂分别为AlN或Al₂O₃和Y₂O₃粉末。

5、一种如权利要求1所述的陶瓷滑动轴承的制造方法，其特征是：首先，采用球磨或搅拌的方法将碳化硅粉末、碳化硼粉末、添加剂以及石墨粉所有组分混合，而后用冷压、冷等静压或注射成型方法制成粉末坯，然后将粉末坯置于真空烧结炉中；先将真空炉抽成真空，再用氩气冲洗后，升温烧结；升温的速率为5～10℃/分钟，升温到1850～2150℃后，保温240～480分钟；烧结在氩气中进行。