CN102757221A - 一种螺旋形陶瓷弹簧的制造方法 - Google Patents
一种螺旋形陶瓷弹簧的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102757221A CN102757221A CN2012101695583A CN201210169558A CN102757221A CN 102757221 A CN102757221 A CN 102757221A CN 2012101695583 A CN2012101695583 A CN 2012101695583A CN 201210169558 A CN201210169558 A CN 201210169558A CN 102757221 A CN102757221 A CN 102757221A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- spring
- volution
- biscuit
- add
- manufacture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 235000015895 biscuits Nutrition 0.000 claims abstract description 34
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000007688 edging Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 38
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 30
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 17
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 17
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 9
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 9
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 9
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 8
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 8
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 8
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 6
- 239000011805 ball Substances 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 238000000280 densification Methods 0.000 claims description 6
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims description 6
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 6
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 6
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 5
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 4
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 3
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 3
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 3
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 3
- -1 polyoxyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 claims description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 claims description 3
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 210000001161 mammalian embryo Anatomy 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000000462 isostatic pressing Methods 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000010137 moulding (plastic) Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000012946 outsourcing Methods 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
一种螺旋形陶瓷弹簧的制造方法,其特征是包括以下步骤:(1)原料配制;(2)成型;(3)素烧;(4)加工;(5)高温烧结;(6)磨边抛光:将烧结的陶瓷弹簧与芯棒拆分,将弹簧上下端面磨平;对簧丝表面进行抛光,获得成品。本发明通过等静压成型或等静压致密化,解决了复杂形状的螺旋形陶瓷弹簧高密度坯体的成型难题,使得最终烧成的陶瓷材料强度及韧性都得到大幅提高,可制备出高弹簧系数的产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷材质的弹簧的制造方法,特别是螺旋形陶瓷弹簧的制造方法。
背景技术
随着科技的高速发展,新能源、国防、航空航天、化工、半导体、轨道交通等许多尖端领域或特殊行业对弹簧提出了日趋苛刻性能要求:耐高温、耐腐蚀、耐磨损、绝缘、无磁性以及高储能密度等等,传统的金属弹簧已远远无法满足这些要求。与金属材料相比,陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等优异性能,已在各个领域中得到广泛应用,但是陶瓷材料的脆性使其无法用于弹簧元件的制造。随着相变增韧、颗粒增韧、晶须/纤维增韧和纳米增韧等技术的出现,陶瓷材料的韧性有了很大的提高,这为制造高性能的陶瓷弹簧材料奠定了基础。上世纪90年代,日本发条株式会社(NHK)最先报道了以部分稳定氧化锆(PSZ)陶瓷制造的陶瓷弹簧,本世纪初该公司又开发出了Si3N4陶瓷材质的更高使用温度的螺旋形陶瓷弹簧。但由于制造工艺复杂,成本高昂,陶瓷弹簧仍未能够实现规模化商业应用。
陶瓷弹簧制造技术包括两大关键,即材料性能和制备工艺。在材料性能方面,PSZ和Si3N4材料的断裂韧性分别可以达到10MPa·m1/2和6MPa·m1/2左右,而且通过纳米颗粒、晶须/纤维增韧等技术,PSZ、Si3N4等材料的韧性还可有进一步的提高,这为制造高性能的陶瓷弹簧材料奠定了基础。然而在制备工艺方面,螺旋形陶瓷弹簧由于其特殊的几何形状和受力状态,因而对制品形状及尺寸的精确性非常敏感。一方面,螺旋形陶瓷弹簧形状复杂,难以采用通常的陶瓷成型工艺制备,如采用注凝、可塑等方法成型,则坯体致密度偏低,且无法等静压致密化,难以获得高致密坯体;另一方面,螺旋形陶瓷弹簧坯体在干燥及烧成过程中的体积收缩,会使制品的形状及尺寸发生变化,从而影响到其使用性能。因此,要制备出形状规整、尺寸精度高的高质量螺旋形陶瓷弹簧,必须解决产品的成型技术,以及形状尺寸精确控制的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决螺旋形陶瓷弹簧复杂形状坯体成型,及烧成过程中形状尺寸控制的问题,提供一种适合工业化生产的螺旋形陶瓷弹簧的制造方法。
本发明的技术路线为:原料配制→成型(等静压成型/挤制成型)→圆管坯体→素烧→加工→高温烧结→磨边抛光→成品。
本发明提供2种制造方法:
本发明的第一种制造方法为:一种螺旋形陶瓷弹簧的制造方法,包括以下步骤:
(1)原料配制:将部分稳定氧化锆(PSZ)粉料、纳米添加剂与水混合,加入分散剂,在搅拌磨中进行研磨混合,配制成料浆;混合均匀的料浆干燥后进行粉碎,得到成型用原料粉体;
(2)成型:将原料粉料加水配制成料浆,添加粘结剂均匀混合,采用喷雾干燥方式制备出造粒料,将造粒料装入圆管形橡胶模具中,采用等静压方式制备出圆管形坯体;
(3)素烧:将圆管形坯体在1100~1400℃下进行素烧,获得具有一定强度的素坯;
(4)加工:根据弹簧设计要求,把圆管形的弹簧素坯用线锯或车刀加工成螺旋形,螺旋形的升角根据最终弹簧产品的螺旋角确定;将加工后的弹簧素坯的簧丝边缘以细砂纸或砂浆打磨,使形成圆角;
(5)高温烧结:将弹簧素坯穿以陶瓷芯棒支撑体,装入匣钵内进行悬挂烧成;烧成温度及气氛为:氧化锆陶瓷材质弹簧在1400~1600℃、空气气氛下烧结;
(6)磨边抛光:将烧结的陶瓷弹簧与芯棒拆分,将弹簧上下端面磨平;对簧丝表面进行抛光,获得成品。
所述步骤(1)中纳米添加剂用量为PSZ粉体质量的0.5~5wt%;以氧化锆磨球为研磨体,以水为研磨介质,料、球、水质量比为1:3~6:1~2;在水中加入分散剂,分散剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸铵等,加入量为干粉料质量的0.5~1.5wt%。
所述步骤(1)中加入分散剂后还包括如下步骤:搅拌磨主轴转速为100~200r/min,搅拌混合时间为4~6h;料浆搅拌混合均匀后加入聚乙烯醇(PVA)或聚乙二醇(PEG)等作为粘结剂,加入量为干粉料质量的5~10%,继续搅拌混合2~4h;混合好的料浆通过喷雾干燥塔喷雾干燥,获得造粒料。
所述步骤(3)中素烧的升温速度为0.5~2℃/min,保温时间为0~1h,制备出具有一定强度的素坯。
所述步骤(5)中高温烧结的升温速度为3~5℃/min,保温时间为1~3h。
本发明的第二种制造方法为:一种螺旋形陶瓷弹簧的制造方法,包括以下步骤:
(1)原料配制:将Si3N4粉料、烧结助剂、纳米添加剂与无水乙醇混合,加入分散剂,在搅拌磨中进行研磨混合为料浆;混合均匀的料浆干燥后进行粉碎,得到成型用原料粉体;
(2)成型:将原料粉体与塑性剂、粘结剂等有机成型助剂在捏合机中混合均匀,得到可塑泥料,将该泥料进行真空练泥后静置陈腐2~7天;陈腐后的泥料装入油压成型机内,使用相应模具,挤制成圆管形坯体;
(3)获得素坯:如采用挤制成型方法获得的坯体,在250~350℃下排胶后,进行等静压致密化,获得素坯;
(4)加工:根据弹簧设计要求,把圆管形的弹簧素坯用线锯或车刀加工成螺旋形,螺旋形的升角根据最终弹簧产品的螺旋角确定;将加工后的弹簧素坯的簧丝边缘以细砂纸或砂浆打磨,使形成圆角;
(5)高温烧结:氮化硅陶瓷材质弹簧在1700~1850℃、氮气气氛(氮气压力为0~50大气压)下烧结;
(6)磨边抛光:将烧结的陶瓷弹簧与芯棒拆分,将弹簧上下端面磨平;对簧丝表面进行抛光,获得成品。
所述步骤(1)中烧结助剂加入量为粉体总质量的10%~25%,烧结助剂为氧化铝、氧化镁、二氧化硅、稀土金属氧化物等;以氮化硅磨球为研磨体,以无水乙醇为研磨介质,料、球、乙醇质量比为1:3~6:0.5~2;在水中加入分散剂,加入量为干粉料质量的0.5~1.5wt%。
所述步骤(1)中加入分散剂后还包括如下步骤:搅拌磨主轴转速为100~200r/min,搅拌混合时间为6~12h;混合均匀的料浆放入容器内,在100~250℃烘箱内通风烘至绝干,然后用粉碎机粉碎,过100目筛,得到原料粉体。
所述步骤(2)中成形时在捏合机中加入原料粉体,以及羟丙基甲基纤维素(HPMC)、甘油、PEG溶液(浓度为10wt%),HPMC加入量为干原料粉体质量的5~20%、甘油为0.5~2wt%、PEG溶液为30~50wt%;混合4~10h后取出泥料,装入真空练泥机中脱气练泥1~3次,得到可塑泥料。
所述步骤(5)中高温烧结时将弹簧素坯穿以陶瓷芯棒支撑体,装入匣钵内进行悬挂烧成;匣钵内填满氮化硅和氮化硼1:1混合粉体,将素坯埋入粉体中;在0~50大气压的氮气气氛下进行烧成,烧成温度为1700~1850℃,保温时间为1~3h。
本发明的优点和效果:
(1)通过等静压成型或等静压致密化,解决了复杂形状的螺旋形陶瓷弹簧高密度坯体的成型难题,使得最终烧成的陶瓷材料强度及韧性都得到大幅提高;
(2)采用车削加工的方式获得螺旋形弹簧坯体,尺寸精度高;
(3)可采用等静压干法成型,生产效率高;
(4)簧丝截面为圆角方形,储能密度高,可制备出高弹簧系数的产品。
附图说明
图1为本发明的等静压成型或挤制成型后的圆管形坯体外观图;
图2为本发明的对素烧后的圆管形坯体进行螺纹加工示意图;
图3为本发明的加工得到的螺旋形弹簧素坯外观图;
图4为本发明的对簧丝边缘进行过打磨后的螺旋形弹簧素坯剖面图
图5为本发明的螺旋形弹簧成品的外形结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明进一步说明。
实施例一。
(1)原料配制:在搅拌磨中加入部分稳定氧化锆(PSZ)粉料及纳米添加剂(纳米氧化铝、纳米氧化锆等),纳米添加剂用量为PSZ粉体质量的0.5~5wt%;以氧化锆磨球为研磨体,以水为研磨介质,料、球、水质量比为1:3~6:1~2;在水中加入分散剂,分散剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸铵等,加入量为干粉料质量的0.5~1.5wt%;搅拌磨主轴转速为100~200r/min,搅拌混合时间为4~6h;料浆搅拌混合均匀后加入聚乙烯醇(PVA)或聚乙二醇(PEG)等作为粘结剂,加入量为干粉料质量的5~10%,继续搅拌混合2~4h;混合好的料浆通过喷雾干燥塔喷雾干燥,获得造粒料。
(2)成型:将造粒料装入圆管形橡胶模具中,填实封好,放入等静压机中,在150~300MPa压力下方式成型,获得致密圆管形坯体。
(3)素烧:将圆管形坯体在1000~1300℃下进行素烧,升温速度为0.5~2℃/min,保温时间为0~1h,制备出具有一定强度的素坯。
(4)加工:把圆管形的弹簧素坯用线锯锯成螺旋形,螺旋形的升角根据最终弹簧产品的螺旋角确定;将加工后的弹簧素坯的簧丝边缘以细砂纸或砂浆打磨,使形成圆角。
(5)高温烧结:将弹簧素坯穿以陶瓷芯棒支撑体,装入匣钵内进行悬挂烧成;烧成温度为1400~1600℃,升温速度为3~5℃/min,保温时间为1~3h。
(6)磨边抛光:将烧结的陶瓷弹簧与芯棒拆分,将弹簧上下端面磨平;对簧丝表面进行抛光,获得成品。
实施例二。
(1)原料配制:将Si3N4粉料和烧结助剂按质量比75~90:25~10的比例混合,烧结助剂为氧化铝、氧化镁、二氧化硅、稀土金属氧化物等;以氮化硅磨球为研磨体,以无水乙醇为研磨介质,料、球、乙醇质量比为1:3~6:0.5~2;在水中加入分散剂,加入量为干粉料质量的0.5~1.5wt%;搅拌磨主轴转速为100~200r/min,搅拌混合时间为6~12h;混合均匀的料浆放入容器内,在100~250℃烘箱内通风烘至绝干,然后用粉碎机粉碎,过100目筛,得到原料粉体。
(2)成型:在捏合机中加入原料粉体,以及羟丙基甲基纤维素(HPMC)、甘油、PEG溶液(浓度为10wt%),HPMC加入量为干原料粉体质量的5~20%、甘油为0.5~2wt%、PEG溶液为30~50wt%;混合4~10h后取出泥料,装入真空练泥机中脱气练泥1~3次,得到可塑泥料;将该泥料静置陈腐2~7天后可用于可塑成型;将陈腐后的可塑泥料装入油压成型机内,使用相应的模具,挤制成圆管形坯体。
(3)排胶及等静压致密化:将圆管形坯体在250~350℃下排胶,排胶后的圆管坯体用金属芯棒穿过,外包保鲜膜,在等静压机中进行加压致密化,压力150~300MPa,获得素坯。
(4)加工:把圆管形的弹簧素坯通过车削加工制成螺旋形,螺旋形的升角根据最终弹簧产品的螺旋角确定;将加工后的弹簧素坯的簧丝边缘以细砂纸或砂浆打磨,使形成圆角。
(5)高温烧结:将弹簧素坯穿以陶瓷芯棒支撑体,装入匣钵内进行悬挂烧成;匣钵内填满氮化硅和氮化硼1:1混合粉体,将素坯埋入粉体中;在0~50大气压的氮气气氛下进行烧成,烧成温度为1700~1850℃,保温时间为1~3h。
(6)磨边抛光:将烧结的陶瓷弹簧与芯棒拆分,将弹簧上下端面磨平;对簧丝表面进行抛光,获得成品。
Claims (10)
1.一种螺旋形陶瓷弹簧的制造方法,其特征是包括以下步骤:
(1)原料配制:将部分稳定氧化锆(PSZ)粉料、纳米添加剂与水混合,加入分散剂,在搅拌磨中进行研磨混合,配制成料浆;
(2)成型:将原料粉料加水配制成料浆,添加粘结剂均匀混合,采用喷雾干燥方式制备出造粒料,将造粒料装入圆管形橡胶模具中,采用等静压方式制备出圆管形坯体;
(3)素烧:将圆管形坯体在1100~1400℃下进行素烧,获得具有一定强度的素坯;
(4)加工:根据弹簧设计要求,把圆管形的弹簧素坯用线锯或车刀加工成螺旋形,螺旋形的升角根据最终弹簧产品的螺旋角确定;将加工后的弹簧素坯的簧丝边缘以细砂纸或砂浆打磨,使形成圆角;
(5)高温烧结:将弹簧素坯穿以陶瓷芯棒支撑体,装入匣钵内进行悬挂烧成;烧成温度及气氛为:氧化锆陶瓷材质弹簧在1400~1600℃、空气气氛下烧结;
(6)磨边抛光:将烧结的陶瓷弹簧与芯棒拆分,将弹簧上下端面磨平;对簧丝表面进行抛光,获得成品。
2.根据权利要求1所述的螺旋形陶瓷弹簧的制造方法,其特征是所述步骤(1)中纳米添加剂用量为PSZ粉体质量的0.5~5wt%;以氧化锆磨球为研磨体,以水为研磨介质,料、球、水质量比为1:3~6:1~2;在水中加入分散剂,分散剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸铵等,加入量为干粉料质量的0.5~1.5wt%。
3.根据权利要求2所述的螺旋形陶瓷弹簧的制造方法,其特征是所述步骤(1)中加入分散剂后还包括如下步骤:搅拌磨主轴转速为100~200r/min,搅拌混合时间为4~6h;料浆搅拌混合均匀后加入聚乙烯醇(PVA)或聚乙二醇(PEG)等作为粘结剂,加入量为干粉料质量的5~10%,继续搅拌混合2~4h;混合好的料浆通过喷雾干燥塔喷雾干燥,获得造粒料。
4.根据权利要求1所述的螺旋形陶瓷弹簧的制造方法,其特征是所述步骤(3)中素烧的升温速度为0.5~2℃/min,保温时间为0~1h,制备出具有一定强度的素坯。
5.根据权利要求1所述的螺旋形陶瓷弹簧的制造方法,其特征是所述步骤(5)中高温烧结的升温速度为3~5℃/min,保温时间为1~3h。
6.一种螺旋形陶瓷弹簧的制造方法,其特征是包括以下步骤:
(1)原料配制:将Si3N4粉料、烧结助剂、纳米添加剂与酒精混合,加入分散剂,在搅拌磨中进行研磨混合为料浆。混合均匀的料浆干燥后进行粉碎,得到成型用原料粉体;
(2)成型:将原料粉体与塑性剂、粘结剂等有机成型助剂在捏合机中混合均匀,得到可塑泥料,将该泥料进行真空练泥后静置陈腐2~7天;陈腐后的泥料装入油压成型机内,使用相应模具,挤制成圆管形坯体;
(3)获得素坯:如采用挤制成型方法获得的坯体,在250~350℃下排胶后,进行等静压致密化,获得素坯;
(4)加工:根据弹簧设计要求,把圆管形的弹簧素坯用线锯或车刀加工成螺旋形,螺旋形的升角根据最终弹簧产品的螺旋角确定;将加工后的弹簧素坯的簧丝边缘以细砂纸或砂浆打磨,使形成圆角;
(5)高温烧结:氮化硅陶瓷材质弹簧在1700~1850℃、氮气气氛(氮气压力为0~50大气压)下烧结;
(6)磨边抛光:将烧结的陶瓷弹簧与芯棒拆分,将弹簧上下端面磨平;对簧丝表面进行抛光,获得成品。
7.根据权利要求6所述的螺旋形陶瓷弹簧的制造方法,其特征是所述步骤(1)中烧结助剂加入量为粉体总质量的10%~25%,烧结助剂为氧化铝、氧化镁、二氧化硅、稀土金属氧化物等;以氮化硅磨球为研磨体,以无水乙醇为研磨介质,料、球、乙醇质量比为1:3~6:0.5~2;在水中加入分散剂,加入量为干粉料质量的0.5~1.5wt%。
8.根据权利要求7所述的螺旋形陶瓷弹簧的制造方法,其特征是所述步骤(1)中加入分散剂后还包括如下步骤:搅拌磨主轴转速为100~200r/min,搅拌混合时间为6~12h;混合均匀的料浆放入容器内,在100~250℃烘箱内通风烘至绝干,然后用粉碎机粉碎,过100目筛,得到原料粉体。
9.根据权利要求6所述的螺旋形陶瓷弹簧的制造方法,其特征是所述步骤(2)中成形时在捏合机中加入原料粉体,以及羟丙基甲基纤维素(HPMC)、甘油、PEG溶液(浓度为10wt%),HPMC加入量为干原料粉体质量的5~20%、甘油为0.5~2wt%、PEG溶液为30~50wt%;混合4~10h后取出泥料,装入真空练泥机中脱气练泥1~3次,得到可塑泥料。
10.根据权利要求6所述的螺旋形陶瓷弹簧的制造方法,其特征是所述步骤(5)中高温烧结时将弹簧素坯穿以陶瓷芯棒支撑体,装入匣钵内进行悬挂烧成;匣钵内填满氮化硅和氮化硼1:1混合粉体,将素坯埋入粉体中;在0~50大气压的氮气气氛下进行烧成,烧成温度为1700~1850℃,保温时间为1~3h。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2012101695583A CN102757221A (zh) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | 一种螺旋形陶瓷弹簧的制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2012101695583A CN102757221A (zh) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | 一种螺旋形陶瓷弹簧的制造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102757221A true CN102757221A (zh) | 2012-10-31 |
Family
ID=47051906
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2012101695583A Pending CN102757221A (zh) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | 一种螺旋形陶瓷弹簧的制造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102757221A (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106904949A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-06-30 | 桥运精密部件(苏州)有限公司 | 一种新型高硬度陶瓷微弹簧材料的制备方法 |
CN107745127A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-03-02 | 杭州智见科技有限公司 | 基于金属粉末注射成形的内螺纹加工方法 |
CN109867526A (zh) * | 2017-12-05 | 2019-06-11 | 辽宁法库陶瓷工程技术研究中心 | 一种高温陶瓷弹簧的制备方法 |
CN109867527A (zh) * | 2017-12-05 | 2019-06-11 | 辽宁法库陶瓷工程技术研究中心 | 一种光固化3d打印螺线型陶瓷弹簧的制备方法 |
CN111438957A (zh) * | 2020-04-08 | 2020-07-24 | 苏州市凌润精密陶瓷科技有限公司 | 一种纺织用竹节棒的制作方法 |
CN115141015A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-10-04 | 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 | 一种陶瓷弹簧、制备方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1472448A (zh) * | 2003-07-17 | 2004-02-04 | 南京工业大学 | 纳米陶瓷弹簧生产方法 |
CN101567237A (zh) * | 2009-01-21 | 2009-10-28 | 江西强联电瓷股份有限公司 | 特超高强度户外棒形支柱瓷绝缘子 |
-
2012
- 2012-05-28 CN CN2012101695583A patent/CN102757221A/zh active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1472448A (zh) * | 2003-07-17 | 2004-02-04 | 南京工业大学 | 纳米陶瓷弹簧生产方法 |
CN101567237A (zh) * | 2009-01-21 | 2009-10-28 | 江西强联电瓷股份有限公司 | 特超高强度户外棒形支柱瓷绝缘子 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
S.SATO等: "A study on strength characteristics of Si3N4 coil springs", 《FATIGUE FRACT.ENGNG MATER.STRUCT.》, vol. 19, no. 5, 31 December 1996 (1996-12-31), pages 529 - 537 * |
江炎兰等: "纳米陶瓷材料的性能及其应用", 《兵器材料科学与工程》, vol. 31, no. 5, 30 September 2008 (2008-09-30), pages 91 - 94 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106904949A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-06-30 | 桥运精密部件(苏州)有限公司 | 一种新型高硬度陶瓷微弹簧材料的制备方法 |
CN107745127A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-03-02 | 杭州智见科技有限公司 | 基于金属粉末注射成形的内螺纹加工方法 |
CN109867526A (zh) * | 2017-12-05 | 2019-06-11 | 辽宁法库陶瓷工程技术研究中心 | 一种高温陶瓷弹簧的制备方法 |
CN109867527A (zh) * | 2017-12-05 | 2019-06-11 | 辽宁法库陶瓷工程技术研究中心 | 一种光固化3d打印螺线型陶瓷弹簧的制备方法 |
CN111438957A (zh) * | 2020-04-08 | 2020-07-24 | 苏州市凌润精密陶瓷科技有限公司 | 一种纺织用竹节棒的制作方法 |
CN115141015A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-10-04 | 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 | 一种陶瓷弹簧、制备方法 |
CN115141015B (zh) * | 2022-06-09 | 2023-12-01 | 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 | 一种陶瓷弹簧、制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101643360B (zh) | 一种注射成型制造齿状异形陶瓷部件的方法 | |
CN102757221A (zh) | 一种螺旋形陶瓷弹簧的制造方法 | |
CN101560104B (zh) | 碳化硅陶瓷管或棒的制备方法 | |
Leo et al. | Near‐net‐shaping methods for ceramic elements of (body) armor systems | |
CN101844910B (zh) | 一种薄壁轻量化卫生陶瓷坯体及其制造方法 | |
CN113831136B (zh) | 一种固相烧结碳化硅制品及其制备方法 | |
CN102992778B (zh) | 一种具有玉石质地的精密陶瓷及其制作方法 | |
CN100398491C (zh) | 一种氮化硅非水基流延浆料及其制备方法 | |
CN107935608B (zh) | 使用致密锆英石骨料制备锆英石砖的方法 | |
CN103922750B (zh) | 耐磨氮化硅陶瓷材料及其制备方法 | |
CN111574226A (zh) | 一种高密度低游离硅含量反应烧结碳化硅陶瓷材料的制备方法 | |
CN110818398A (zh) | 一种高温烧制用匣钵及其制备方法 | |
CN102442819A (zh) | 一种低成本制备高性能大型氧化铝制品的方法 | |
CN101648814A (zh) | 一步固相反应法制备高性能陶瓷的方法 | |
CN102659421A (zh) | 一种莫来石浇钢砖的生产方法 | |
CN104308155A (zh) | 一种粉末微注射成形制造微阵列的方法 | |
CN107914333A (zh) | 利用凝胶注模成型工艺制作氧化锆陶瓷手机后盖的方法 | |
CN104609846A (zh) | 一种软磁铁氧体磁芯可塑成型的工艺方法 | |
CN102219520B (zh) | 一种碳化硅坯体及其生产工艺 | |
CN107021743B (zh) | 熔融石英质陶瓷回转体的制备方法 | |
KR101343806B1 (ko) | 경량도자기용 소지 조성물 및 이를 이용한 경량도자기의 제조방법 | |
CN101935218B (zh) | 挤出成型反应烧结碳化硅方梁的制备方法 | |
KR101416654B1 (ko) | 주입성형법을 이용한 치과용 지르코니아 블록 폐기물의 재활용 방법 | |
CN113880563B (zh) | 一种高温抗蠕变性陶瓷材料及其制备方法 | |
CN108046752A (zh) | 坭兴陶坯料的干法造粒工艺 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20121031 |