CN101811877A - 一种陶瓷轴承内外圈快速烧结的方法 - Google Patents
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Abstract
一种陶瓷轴承内外圈快速烧结的方法，包括如下步骤：1)根据所要生产轴承圈的尺寸，制备相应尺寸的石墨模具；2)称取常规用量的陶瓷粉料ZrO2、SiC、Si3N4或Al2O3中的一种或多种任意比例的混合物，装入到石墨模具中，然后放入SPS烧结炉内；经加热，加压，保温后即可得到陶瓷轴承内外圈。本发明采用放电等离子烧结工艺制备陶瓷轴承内外圈的技术；SPS工艺采用电脉冲加热，具有很高的烧结活化效应，并且有显著抑制晶粒长大等特点；本发明用比无压烧结和热压烧结更低的温度和压力，实现了轴承内外圈的快速烧结；充分解决了陶瓷轴承内圈和外圈在烧结后加工余量大的问题，缩短了生产周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷轴承的制备方法，尤其是涉及一种陶瓷轴承内外圈快速烧结的方法。
背景技术
共所周知，陶瓷几乎不怕腐蚀，所以，陶瓷滚动轴承适宜于在布满腐蚀性介质的恶劣条件下作业。由于陶瓷滚动小球的密度比钢低，重量要轻得多，因此转动时对外圈的离心作用可降低40％，进而使用寿命大大延长。同时，由于陶瓷受热胀冷缩的影响比钢小，因而在轴承的间隙一定时，可允许轴承在温差变化较为剧烈的环境中工作；由于陶瓷的弹性模量比钢高，受力时不易变形，因此有利于提高工作速度。
常见的陶瓷轴承内外圈制备工艺有无压烧结和热压烧结。1)无压烧结。无压烧结是先经过干压成型——等静压，或者直接进行等静压成型后，进行无压烧结，再做进一步加工。该方法的缺陷是：工作周期长，烧结温度较高，特别是成型过程中各部位的收缩量不可控制，次品率、加工余量和加工成本高。2)热压烧结。热压烧结是将原料粉体直接放入石墨模具中，在一定压力下，进行烧结，对最终产品尺寸有了很好控制。该方法的缺陷是：热压过程中压力较大，对石墨模具材料要求高，生产周期长，能源消耗大，生产效率较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种陶瓷轴承内外圈快速烧结的方法；该方法采用放电等离子烧结(以后申请文件中简称为SPS)工艺制备陶瓷轴承内外圈的技术；所述SPS工艺采用电脉冲加热，具有很高的烧结活化效应，并且有显著抑制晶粒长大等特点；所以，SPS工艺可以用比无压烧结和热压烧结更低的温度和压力下，实现轴承内外圈的快速烧结；可以充分解决陶瓷轴承内圈和外圈在烧结后加工余量大的问题，有利于缩短生产周期。
为解决上述技术问题，本发明一种陶瓷轴承内外圈快速烧结的方法，包括如下步骤：
1)根据所要生产轴承圈的尺寸，制备相应尺寸的石墨模具；
2)称取常规用量的陶瓷粉料ZrO2、SiC、Si3N4或Al2O3中的一种或多种任意比例的混合物， 装入到石墨模具中，然后放入SPS烧结炉内；经加热，加压，保温后即可得到陶瓷轴承内外圈。
进一步地，所述步骤2)中，将石墨模具放入SPS烧结炉内，加热时升温速率在100-400℃/min之间，加热到1300-2000℃，压力在10-40MPa之间，保持5-15分钟，自然冷却至室温，取出即可。
进一步地，所述步骤2)中，SPS烧结炉加热采用电脉冲加热。
本发明具有如下有益效果：本发明采用放电等离子烧结工艺制备陶瓷轴承内外圈的技术；SPS工艺采用电脉冲加热，具有很高的烧结活化效应，并且有显著抑制晶粒长大等特点；本发明用比无压烧结和热压烧结更低的温度和压力，实现了轴承内外圈的快速烧结；充分解决了陶瓷轴承内圈和外圈在烧结后加工余量大的问题，缩短了生产周期。
具体实施方式
实施例1
1)根据生产外径53mm、内径47mm的圆环轴承圈，制备出相应尺寸的石墨模具；
2)称取ZrO2 10g和Al2O3 30g；将前述原料共40克的陶瓷粉料均匀混合物装入到石墨模具中，然后放入SPS烧结炉内；加热时升温速率为100℃/min，加热到1300℃，压力为10MPa，保持15分钟；
3)自然冷却后将烧结体从SPS烧结炉内取出，即得到ZrO2、SiC、Si3N4和Al2O3混合原料陶瓷轴承外圈。
实施例2
1)根据生产外径53mm、内径47mm的圆环轴承圈，制备出相应尺寸的石墨模具；
2)称取SiC 40g、和Si3N4 20g；将前述二种原料共60克的陶瓷粉料均匀混合物装入到石墨模具中，然后放入SPS烧结炉内；加热时升温速率为200℃/min，加热到1500℃，压力为20MPa，保持8分钟；
3)自然冷却后将烧结体从SPS烧结炉内取出，即得到SiC、和Si3N4混合原料陶瓷轴承外圈。
实施例3
1)根据生产外径53mm、内径47mm的圆环轴承圈，制备出相应尺寸的石墨模具；
2)称取ZrO2 35g、和SiC 15g；将前述两种原料共50克的陶瓷粉料混合物装入到石墨模具中，然后放入SPS烧结炉内；加热时升温速率为300℃/min，加热到1700℃，压力为30MPa，保持1 2分钟；
3)自然冷却后将烧结体从SPS烧结炉内取出，即得到ZrO2和SiC混合原料陶瓷轴承外圈。
实施例4
1)根据生产外径53mm、内径47mm的圆环轴承圈，制备出相应尺寸的石墨模具；
2)称取60g的ZrO2粉；将ZrO2粉装入到石墨模具中，然后放入SPS烧结炉内；加热时升温速率为150℃/min，加热到1400℃，压力为25MPa，保持5分钟；
3)自然冷却后将烧结体从SPS烧结炉内取出，即得到ZrO2原料陶瓷轴承外圈。
实施例5
1)根据生产外径53mm、内径47mm的圆环轴承圈，制备出相应尺寸的石墨模具；
2)称取32g的碳化硅粉；将碳化硅粉装入到石墨模具中，然后放入SPS烧结炉内；加热时升温速率为300℃/min，加热到1800℃，压力为30MPa，保持5分钟；
3)自然冷却后将烧结体从SPS烧结炉内取出，即得到碳化硅陶瓷轴承外圈。
实施例6
1)根据生产外径53mm、内径47mm的圆环轴承圈，制备出相应尺寸的石墨模具；
2)称取50g的Al2O3粉；将50克Al2O3粉装入到石墨模具中，然后放入SPS烧结炉内；加热时升温速率为400℃/min，加热到1500℃，压力为40MPa，保持1 5分钟；
3)自然冷却后将烧结体从SPS烧结炉内取出，即得到Al2O3粉陶瓷轴承外圈。
做为本领域的技术人员都了解，根据不同尺寸要求的圆环轴承圈，所要求的陶瓷原料粉的重量是可变化的，但这种变化对本领域的技术人员而言是常规技术，本发明不再赘述。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (4)
1.一种陶瓷轴承内外圈快速烧结的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)根据所要生产轴承圈的尺寸，制备相应尺寸的模具；
2)称取常规用量的陶瓷粉料ZrO2、SiC、Si3N4或Al2O3中的一种或多种任意比例的混合物， 装入到模具中，然后放入SPS烧结炉内；经加热，加压，保温后即可得到陶瓷轴承内外圈。
2.根据权利要求1所述一种陶瓷轴承内外圈快速烧结的方法，其特征在于：所述模具采用石墨材质。
3.根据权利要求2所述一种陶瓷轴承内外圈快速烧结的方法，其特征在于：所述步骤2)中，将石墨模具放入SPS烧结炉内，加热时升温速率在100-400℃/min之间，加热到1300-2000℃，压力在10-40MPa之间，保持5-15分钟，自然冷却至室温，取出即可。
4.根据权利要求1、2或3所述一种陶瓷轴承内外圈快速烧结的方法，其特征在于：所述步骤2)中，SPS烧结炉加热采用电脉冲加热。
Priority Applications (1)
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| CN200910210360A CN101811877A (zh) | 2009-10-30 | 2009-10-30 | 一种陶瓷轴承内外圈快速烧结的方法 |
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Publications (1)
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| CN101811877A true CN101811877A (zh) | 2010-08-25 |
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| CN (1) | CN101811877A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103819202A (zh) * | 2014-01-14 | 2014-05-28 | 苏州永佳超硬耐磨材料有限公司 | 一种陶瓷材料烧结炉及等静压场控等离子烧结方法 |
| CN108779805A (zh) * | 2016-03-11 | 2018-11-09 | Ntn株式会社 | 轴承套圈的制造方法 |
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2009
- 2009-10-30 CN CN200910210360A patent/CN101811877A/zh active Pending
Cited By (3)
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| CN103819202B (zh) * | 2014-01-14 | 2015-12-02 | 苏州永佳超硬耐磨材料有限公司 | 一种陶瓷材料烧结炉及等静压场控等离子烧结方法 |
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