CN105367077A

CN105367077A - 一种陶瓷球轴承生产工艺

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Publication number: CN105367077A
Application number: CN201410423442.7A
Authority: CN
Inventors: 刘平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2016-03-02

Abstract

本发明提供一种陶瓷球轴承生产工艺，其工艺步骤包括氮化硅粉末配混料、陶瓷毛坯球成型、陶瓷毛坯烧结、陶瓷球粗磨加工、陶瓷球精磨加工、陶瓷球精研加工、陶瓷球轴承装配，氮化硅陶瓷轴承与传统的钢制轴承相比转速高、刚性大、摩擦发热小、温升低、热稳定性好、寿命高，步骤（3）中在烧结的同时，通过高压氮气对陶瓷毛坯球进行热等静压制，可有效降低陶瓷球的内部缺陷，性能质量可得到明显提高。加工过程中使用的超硬磨料不仅加工效率高而且精度高，成本相对低廉。复合磨料由金刚石颗粒、分散剂、磷酸氢钙、三聚磷酸钠、十二烷基磺酸钠、硅酸钠组成，有效的提高了研磨介质和磨料对陶瓷球的附着能力和研磨效率。

Description

一种陶瓷球轴承生产工艺

技术领域

本发明涉及汽车配件加工技术领域，特别是涉及一种陶瓷球轴承生产工艺。

背景技术

轴承是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。也可以说，当其它机件在轴上彼此产生相对运动时，用来降低动力传递过程中的摩擦系数和保持轴中心位置固定的机件。轴承是当代机械设备中一种举足轻重的零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，用以降低设备在传动过程中的机械载荷摩擦系数。陶瓷轴承具有质量轻、耐高温、耐腐蚀、无磁、绝缘、刚性高、高速使用离心力小、运转温升低等优良特性，具有极大的开发应用价值。申请号为201210499316.0公开了一种氮化硅陶瓷球轴承生产工艺，改工艺包括陶瓷烧结和研磨2个步骤，烧结步骤可以实现在常压下烧结氮化硅陶瓷球，研磨包括粗磨合精磨。利用该工艺制备的氮化硅陶瓷轴承强度高、致密性好、韧性明显提高，但是此工艺制造的陶瓷球内部常有缺陷，研磨精度较低，加工效率低。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种陶瓷球轴承生产工艺。

为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：

一种陶瓷球轴承生产工艺，其特征在于，其生产工艺如下：

(1)氮化硅粉末配混料工艺：采用分级混合与超声波分散相结合的液相混合工艺将粉末混合，其中分散介质为无水乙醇，分散助剂为聚乙二醇，添加量为1.0-2.0wt%；

（2）陶瓷毛坯球成型工艺：将上述氮化硅粉末至于模具中，采用冷等静压的方法压制成球形；

（3）陶瓷毛坯烧结工艺：将陶瓷毛坯球在烧结助剂中烧结，烧结温度为1700-2000℃，压力为2-10MPa；

（4）陶瓷球粗磨加工：加工设备为陶瓷球磨球机，磨料为超硬磨料，研磨液采用油剂或水剂复合研磨液，磨球板为铸铁磨球板，硬度HB230-300，磨球盘转速48-170r/min，压力2-3MPa；

（5）陶瓷球精磨加工：加工设备为陶瓷球研磨机，磨料为超硬磨料，磨料粒度20-40um，研磨液为油剂或水剂研磨液，磨球板为铸铁磨球板，硬度HB210-240，磨球盘转速48-120r/min，压力2-3MPa；

（6）陶瓷球精研加工：加工设备为陶瓷球精研机，磨料为复合磨料，磨料粒度0.5-1um，研磨液为油剂或水剂研磨液，磨球板为铸铁磨球板，硬度HB190-220，磨球盘转速15-30r/min，压力1-3MPa；

（7）陶瓷球轴承装配：将制成的陶瓷球与套圈进行装配，首先对套圈进行分组选配，在装配时减小陶瓷球轴承的径向游隙范围，外圈不加外力，在自重力量下滑入沟道。

优选的，其步骤（1）中分级混合是将含量较低的几种成分预先混合，制取混合溶液，然后将主要成分与该混合溶液混合。

优选的，其步骤（3）中在烧结的同时，需要通过高压氮气对陶瓷毛坯球进行热等静压制，温度为1650-2000℃，压力为100-200MPa。

优选的，其步骤（3）中烧结助剂选自AL₂O₃、MgO、Y₂O₃、ZrO₂中的至少一种。

优选的，其步骤（6）中其复合磨料的组分为：金刚石颗粒：55-80%，分散剂：30%-50%，磷酸氢钙：0.1%-3%，三聚磷酸钠：0.5%-2%，十二烷基磺酸钠：0.5%-2%，硅酸钠：0.5%-2%。

优选的，其步骤（1）中陶瓷粉末组成成分为β-Si₃N₄：65%-68%，SiC晶须：10%-25%，烧结助剂5%-10%。

有益效果：本发明提供一种陶瓷球轴承生产工艺，其工艺步骤包括氮化硅粉末配混料、陶瓷毛坯球成型、陶瓷毛坯烧结、陶瓷球粗磨加工、陶瓷球精磨加工、陶瓷球精研加工、陶瓷球轴承装配，氮化硅陶瓷轴承与传统的钢制轴承相比转速高、刚性大、摩擦发热小、温升低、热稳定性好、寿命高，步骤（3）中在烧结的同时，通过高压氮气对陶瓷毛坯球进行热等静压制，可有效降低陶瓷球的内部缺陷，性能质量可得到明显提高。加工过程中使用的超硬磨料不仅加工效率高而且精度高，成本相对低廉。复合磨料由金刚石颗粒、分散剂、磷酸氢钙、三聚磷酸钠、十二烷基磺酸钠、硅酸钠组成，有效的提高了研磨介质和磨料对陶瓷球的附着能力和研磨效率。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1：

一种陶瓷球轴承生产工艺，其特征在于，其生产工艺如下：

(1)氮化硅粉末配混料工艺：陶瓷粉末组成成分为β-Si₃N₄：65%，SiC晶须：10%，烧结助剂5%，采用分级混合与超声波分散相结合的液相混合工艺将粉末混合，其中分散介质为无水乙醇，分散助剂为聚乙二醇，添加量为1.0wt%，其中分级混合是将含量较低的几种成分预先混合，制取混合溶液，然后将主要成分与该混合溶液混合；

（3）陶瓷毛坯烧结工艺：将陶瓷毛坯球在烧结助剂中烧结，烧结温度为1700℃，压力为2MPa，在烧结的同时，需要通过高压氮气对陶瓷毛坯球进行热等静压制，温度为1650℃，压力为100MPa，烧结助剂选择AL₂O₃、MgO；

（4）陶瓷球粗磨加工：加工设备为陶瓷球磨球机，磨料为超硬磨料，研磨液采用油剂或水剂复合研磨液，磨球板为铸铁磨球板，硬度HB230，磨球盘转速48r/min，压力2MPa；

（5）陶瓷球精磨加工：加工设备为陶瓷球研磨机，磨料为超硬磨料，磨料粒度20um，研磨液为油剂或水剂研磨液，磨球板为铸铁磨球板，硬度HB210磨球盘转速48r/min，压力2MPa；

（6）陶瓷球精研加工：加工设备为陶瓷球精研机，磨料为复合磨料，磨料粒度0.5um，研磨液为油剂或水剂研磨液，磨球板为铸铁磨球板，硬度HB190，磨球盘转速15r/min，压力1MPa，复合磨料的组分为：金刚石颗粒：55%，分散剂：30%，磷酸氢钙：0.1%，三聚磷酸钠：0.5%，十二烷基磺酸钠：0.5%，硅酸钠：0.5%；

实施例2：

一种陶瓷球轴承生产工艺，其特征在于，其生产工艺如下：

(1)氮化硅粉末配混料工艺：陶瓷粉末组成成分为β-Si₃N₄：67%，SiC晶须：15%，烧结助剂7%，采用分级混合与超声波分散相结合的液相混合工艺将粉末混合，其中分散介质为无水乙醇，分散助剂为聚乙二醇，添加量为1.5wt%，其中分级混合是将含量较低的几种成分预先混合，制取混合溶液，然后将主要成分与该混合溶液混合；

（3）陶瓷毛坯烧结工艺：将陶瓷毛坯球在烧结助剂中烧结，烧结温度为1800℃，压力为5MPa，在烧结的同时，需要通过高压氮气对陶瓷毛坯球进行热等静压制，温度为1800℃，压力为150MPa，烧结助剂选自AL₂O₃₃、ZrO₂；

（4）陶瓷球粗磨加工：加工设备为陶瓷球磨球机，磨料为超硬磨料，研磨液采用油剂或水剂复合研磨液，磨球板为铸铁磨球板，硬度HB250，磨球盘转速100r/min，压力2.5MPa；

（5）陶瓷球精磨加工：加工设备为陶瓷球研磨机，磨料为超硬磨料，磨料粒度30um，研磨液为油剂或水剂研磨液，磨球板为铸铁磨球板，硬度HB220，磨球盘转速100r/min，压力2.5MPa；

（6）陶瓷球精研加工：加工设备为陶瓷球精研机，磨料为复合磨料，磨料粒度0.7um，研磨液为油剂或水剂研磨液，磨球板为铸铁磨球板，硬度HB200，磨球盘转速25r/min，压力2MPa，复合磨料的组分为：金刚石颗粒：60%，分散剂：35%，磷酸氢钙：2%，三聚磷酸钠：1%，十二烷基磺酸钠：1%，硅酸钠：1%；

实施例3：

一种陶瓷球轴承生产工艺，其特征在于，其生产工艺如下：

(1)氮化硅粉末配混料工艺：陶瓷粉末组成成分为β-Si₃N₄：68%，SiC晶须：25%，烧结助剂7%，采用分级混合与超声波分散相结合的液相混合工艺将粉末混合，其中分散介质为无水乙醇，分散助剂为聚乙二醇，添加量为2.0wt%，其中分级混合是将含量较低的几种成分预先混合，制取混合溶液，然后将主要成分与该混合溶液混合；

（3）陶瓷毛坯烧结工艺：将陶瓷毛坯球在烧结助剂中烧结，烧结温度为2000℃，压力为10MPa，在烧结的同时，需要通过高压氮气对陶瓷毛坯球进行热等静压制，温度为2000℃，压力为200MPa，烧结助剂选自Y₂O₃、ZrO₂；

（4）陶瓷球粗磨加工：加工设备为陶瓷球磨球机，磨料为超硬磨料，研磨液采用油剂或水剂复合研磨液，磨球板为铸铁磨球板，硬度HB300，磨球盘转速170r/min，压力3MPa；

（5）陶瓷球精磨加工：加工设备为陶瓷球研磨机，磨料为超硬磨料，磨料粒度40um，研磨液为油剂或水剂研磨液，磨球板为铸铁磨球板，硬度HB240，磨球盘转速120r/min，压力3MPa；

（6）陶瓷球精研加工：加工设备为陶瓷球精研机，磨料为复合磨料，磨料粒度1um，研磨液为油剂或水剂研磨液，磨球板为铸铁磨球板，硬度HB220，磨球盘转速30r/min，压力3MPa，复合磨料的组分为：金刚石颗粒：50%，分散剂：90%，磷酸氢钙：3%，三聚磷酸钠：2%，十二烷基磺酸钠：2%，硅酸钠：2%；

	维氏硬度HV₁₀	抗弯强度MPa	线膨胀系数10^-6/K	耐腐蚀性
					实施例1	1700	600	3.5	好
实施例2	1800	680	2.9	好
					实施例3	1650	650	3.1	好

通过上述3个实施例，由上表中三组数据可知，实施例2的设置参数更佳，生产出来轴承硬度高、抗弯强度高，耐腐蚀性好，此时更有利于轴承的生产。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种陶瓷球轴承生产工艺，其特征在于，其生产工艺如下：

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷球轴承生产工艺，其特征在于，其步骤（1）中分级混合是将含量较低的几种成分预先混合，制取混合溶液，然后将主要成分与该混合溶液混合。

3.根据权利要求1所述的一种陶瓷球轴承生产工艺，其特征在于，其步骤（3）中在烧结的同时，需要通过高压氮气对陶瓷毛坯球进行热等静压制，温度为1650-2000℃，压力为100-200MPa。

4.根据权利要求1所述的一种陶瓷球轴承生产工艺，其特征在于，其步骤（3）中烧结助剂选自AL₂O₃、MgO、Y₂O₃、ZrO₂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种陶瓷球轴承生产工艺，其特征在于，其步骤（6）中其复合磨料的组分为：金刚石微粉：55-80%，分散剂：30%-50%，磷酸氢钙：0.1%-3%，三聚磷酸钠：0.5%-2%，十二烷基磺酸钠：0.5%-2%，硅酸钠：0.5%-2%。

6.根据权利要求1所述的一种陶瓷球轴承生产工艺，其特征在于，其步骤（1）中陶瓷粉末组成成分为β-Si₃N₄：65%-68%，SiC晶须：10%-25%，烧结助剂5%-10%。