CN108997017B - 一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法 - Google Patents

一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法 Download PDF

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Abstract

一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法，包括以下步骤：(1)粉料处理；(2)成球；(3)陈腐；(4)等静压；(5)脱胶；(6)烧结；(7)精加工。本发明提供的氮化硅陶瓷轴承球，具有生产效率高、生产成本低、产品性能稳定的优点。

Description

一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法
技术领域
本发明涉及合金生产轴承滚动体制备技术领域，尤其涉及一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法。
背景技术
目前，氮化硅陶瓷球是在非氧化气氛中高温烧结的精密陶瓷，具有高强度,高耐磨性，耐高温，耐腐蚀，耐酸、碱、可在海水中长期使用，并具有绝电绝磁的良好性能。在800℃时，强度、硬度几乎不变，其密度为3.20g/cm3，几乎是轴承钢的1/3.重量，旋转时离心力小.可以实现高速运转。还具有自润滑性，它可以使用到无润滑介质高污染的环境中。成为陶瓷轴承、混合陶瓷球轴承的首选球珠。
但是目前的氮化硅陶瓷轴承球生产合格率在50％左右，生产周期也很长，合格品的机械性能(如密度)、热学性能(如抗热震性)等还有待提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法，制得密度更大、抗热震性能更加优异的氮化硅陶瓷轴承球。
本发明的技术方案为：一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法，包括以下步骤：
(1)粉料处理
准备一定重量的含量为99％以上的氮化硅原粉；
在氮化硅原粉内加入稳定剂，充分搅拌混匀，以氮化硅原粉重量为基准所述稳定剂由50-60％酒精、2-4％PVB、1-3％蓖麻油、0.4-0.6％DBP、0.3-0.7％氧化钇、0.3-0.7％氧化铈、0.3-0.7％氧化铝组成；
搅拌混匀然后进行喷雾造粒制成氮化硅造粒粉；
(2)成球
采用10-20％DBE、丙酮20-40％、乙酸乙脂20-30％、酒精30-40％配制成混合胶，混合胶总加入量为氮化硅造粒粉重量的15-20％；
将一定量氮化硅造粒粉置于搪球机中，启动搪球机并控制其转速，然后喷入混合胶，将氮化硅造粒粉制成球种；
待球种生成后，继续往搪球机中同时加入氮化硅造粒粉和混合胶，将球种制成氮化硅球生坯；
(3)陈腐：将所述氮化硅球生坯密封陈腐15-30天；
(4)等静压：将陈腐后的氮化硅球生坯放置在湿袋式冷等静压设备中进行冷等静压；
(5)脱胶：将氮化硅球生坯置于卧式有氧排胶炉进行有氧排胶；
(6)烧结：将氮化硅球生坯烧结成氮化硅球毛坯；
(7)精加工：将氮化硅球毛坯按研磨、精磨、精抛光的秩序进行精加工至成品。
优选地，所述步骤(1)中氮化硅原粉细度为0.5um。
优选地，所述步骤(1)中搅拌混匀时间为2h。
优选地，所述步骤(2)中混合胶总加入量为氮化硅造粒粉重量的17％。
优选地，所述步骤(2)中搪球机的转速控制为30-45r/min。
优选地，所述步骤(2)中氮化硅球生坯的直径为1-5mm。
优选地，所述步骤(4)中冷等静压压力为240MPa。
优选地，所述步骤(5)的排胶时间为1-2d。
优选地，所述步骤(6)中烧结温度为1650-1780℃、烧结时间为72h。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：采用酒精、PVB、蓖麻油、DBP、氧化钇、氧化铈、氧化铝制成稳定剂提高了粉料的烧活性，将DBE、丙酮、乙酸乙脂、酒精配制成混合胶使用能加快球体成形，传统的氮化硅陶瓷轴承球制备方法排胶需要3-4天才能充分排胶，本发明提供的氮化硅陶瓷轴承球制备方法在排胶阶段只需要1-2天就能充分排胶，产品的合格率高，生产效率大大提高，本发明提供的氮化硅陶瓷轴承球密度更大、抗热震性能更加优异。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法，包括以下步骤：
(1)粉料处理
准备一定重量的含量为99％(α相90％以上)以上的细度0.5um左右的氮化硅原粉；
在氮化硅原粉内加入稳定剂，充分搅拌混匀(搅拌磨2h)，以氮化硅原粉重量为基准所述稳定剂由50-60％酒精、2-4％PVB、1-3％蓖麻油、0.4-0.6％DBP、0.3-0.7％氧化钇、0.3-0.7％氧化铈、0.3-0.7％氧化铝组成；
搅拌混匀然后进行喷雾造粒制成氮化硅造粒粉待用，酒精回收利用。粉料处理的目的是提高烧活性。
(2)成球
配制混合胶：由DBE10-20％、丙酮20-40％、乙酸乙脂20-30％、酒精30-40％配制而成，混合胶总加入量为氮化硅造粒粉重量的15-20％，优先为17％。
将一定量氮化硅造粒粉置于搪球机中，启动搪球机，转速控制在30-45r/min，用喷枪将混合胶慢慢喷入搪球机中，生成球种。
待球种生成后，继续往搪球机中加入氮化硅造粒粉，并边转动搪球机边向搪球机中喷入混合胶，一边加料一边喷胶，直至生成氮化硅球生坯(1-5mm)。
(3)陈腐：把氮化硅球生坯密封陈腐15-30天。
(4)等静压：为提高球生坯结构均匀性、致密性，用湿袋式冷等静压设备将球坯在240MPa的压力下进行等静压。
(5)脱胶：把氮化硅球生坯置于卧式有氧排胶炉，进行有氧排胶1-2天，确保排胶充分。
(6)烧结：将氮化硅球生坯在1650-1780℃的温度下进行烧结，烧结时间为72h，将氮化硅生坯烧制成毛坯。
(7)精加工：将氮化硅球毛坯按研磨、精磨、精抛光的秩序进行精加工至成品。
本发明提供的一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法，首先，采用本发明方法可实现连续化大批量生产，生产效率高，生产成本低：特别在氮化硅造粒粉成球步骤以生产直径1mm的球为例，本发明每班(8小时)只需一人值班可生产30-50kg产品，而传统方法每班(8小时)需四人值班只能生产约300-500g产品。每班的生产效率是传统方案的数倍！应用此法可连续生产，烧结1炉后马上可接着装炉烧结；而传统方法烧结炉无法满负荷生产，烧结炉经常会要停止运行或去烧别的产品，等有一定量毛坯球之后，才能装炉烧结球珠。
其次，采用本发明方法制成的产品不良率低于5％，而传统方法生产出来的产品不良率为10-20％。
再次，采用本发明方法制成的产品的性能稳定：传统方法生产出来的产品密度为3.18±0.04g/cm3；本发明生产出来的产品致密性更好，密度为3.22±0.02g/cm3。因此，经本方案生产出来的不同批次氮化硅球性能更稳定、更优良，而传统方法生产出来的不同批次产品性能波动大。
上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的权利范围，因此，依本发明申请专利范围所作的修改、等同变化、改进等，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)粉料处理
准备一定重量的含量为99％以上的氮化硅原粉；
在氮化硅原粉内加入稳定剂，充分搅拌混匀，以氮化硅原粉重量为基准所述稳定剂由50-60％酒精、2-4％PVB、1-3％蓖麻油、0.4-0.6％DBP、0.3-0.7％氧化钇、0.3-0.7％氧化铈、0.3-0.7％氧化铝组成；
搅拌混匀然后进行喷雾造粒制成氮化硅造粒粉；
(2)成球
采用10-20％DBE、丙酮20-40％、乙酸乙脂20-30％、酒精30-40％配制成混合胶，混合胶总加入量为氮化硅造粒粉重量的15-20％；
将一定量氮化硅造粒粉置于搪球机中，启动搪球机并控制其转速，然后喷入混合胶，将氮化硅造粒粉制成球种；
待球种生成后，继续往搪球机中同时加入氮化硅造粒粉和混合胶，将球种制成氮化硅球生坯；
(3)陈腐：将所述氮化硅球生坯密封陈腐15-30天；
(4)等静压：将陈腐后的氮化硅球生坯放置在湿袋式冷等静压设备中进行冷等静压；
(5)脱胶：将氮化硅球生坯置于卧式有氧排胶炉进行有氧排胶；
(6)烧结：将氮化硅球生坯烧结成氮化硅球毛坯；
(7)精加工：将氮化硅球毛坯按研磨、精磨、精抛光的秩序进行精加工至成品。
2.根据权利要求1所述的一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法，其特征在于：所述步骤(1)中氮化硅原粉细度为0.5um。
3.根据权利要求1所述的一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法，其特征在于：所述步骤(1)中搅拌混匀时间为2h。
4.根据权利要求1所述的一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法，其特征在于：所述步骤(2)中混合胶总加入量为氮化硅造粒粉重量的17％。
5.根据权利要求1所述的一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法，其特征在于：所述步骤(2)中搪球机的转速控制为30-45r/min。
6.根据权利要求1所述的一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法，其特征在于：所述步骤(2)中氮化硅球生坯的直径为1-5mm。
7.根据权利要求1所述的一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法，其特征在于：所述步骤(4)中冷等静压压力为240MPa。
8.根据权利要求1所述的一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法，其特征在于：所述步骤(5)的排胶时间为1-2d。
9.根据权利要求1所述的一种制备氮化硅陶瓷轴承球的方法，其特征在于：所述步骤(6)中烧结温度为1650-1780℃、烧结时间为72h。
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