CN111848142A - 一种高纯氧化铝陶瓷轴及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请属于陶瓷材料技术领域，具体为一种高纯氧化铝陶瓷轴及其制备方法，包括陶瓷轴本体，陶瓷轴本体包括空心的圆柱体，陶瓷轴本体的长度为90.4‑90.6mm，所述陶瓷轴本体的内径为6mm，陶瓷轴本体上设有圆环形的翅膀，翅膀将陶瓷轴本体分为上下两部分，上部分的长度为19.90‑20.10mm，上部分的外径为24.96‑24.98mm，下部分的长度为62.5‑62.6mm，下部分的外径为24.96‑24.98mm，所述翅膀的外径为38.40‑38.60mm；所述上部分为圆柱体一侧被竖直平面截切的圆柱截切体，所述上部分的一侧为竖直的矩形表面。本申请所述的陶瓷轴是用氧化铝纯度为5N，造粒用水是电导率为0.06S/M的高纯水，氧化铝纯度高，粒度分布曲线窄，因此抗氧化能力强，耐磨性好，抗高低温热涨冷缩能力强，并具有抗震动、抗加速度冲击、耐水、耐酸侵蚀等功能。

Description

一种高纯氧化铝陶瓷轴及其制备方法
技术领域
本申请属于陶瓷材料技术领域，具体为一种高纯氧化铝陶瓷轴及其制备方法制备方法。
背景技术
氧化铝陶瓷是一种以氧化铝(AL2O3)为主体的材料，具有良好的传导性、机械强度和耐高温性，是制造高强度、耐磨损、耐高温等高性能陶瓷部件的基础材料，已被广泛应用于机械、通讯、半导体、医药、食品、石油、化工、航天航空等领域。然而，目前用于陶瓷轴元件的原料纯度低，粒度分布曲线较宽，加工精度差，使用寿命短。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本申请提供了一种高纯氧化铝陶瓷轴及其制备方法，本申请是通过下述方案实现的：
一种高纯氧化铝陶瓷轴，包括陶瓷轴本体，所述陶瓷轴本体包括空心的圆柱体，所述陶瓷轴本体的长度为90.4-90.6mm，所述陶瓷轴本体的内径为6mm，所述陶瓷轴本体上设有圆环形的翅膀，所述翅膀将陶瓷轴本体分为上下两部分，上部分的长度为19.90-20.10mm，上部分的外径为24.96-24.98mm，下部分的长度为62.5-62.6mm，下部分的外径为24.96-24.98mm，所述翅膀的外径为38.40-38.60mm；所述上部分为圆柱体一侧被竖直平面截切的圆柱截切体，所述上部分的一侧为竖直的矩形表面。
优选的，所述翅膀的厚度为7.90-8.00mm，所述翅膀的内径与陶瓷轴本体的外径相同，上部分顶端一周的倒角为1.0±0.1mm，下部分底端一周的倒角为1.0±0.1mm，翅膀两端一周的倒角均为1.0±0.1mm，翅膀与陶瓷轴本体的接触处为R角，记为R1，R1的半径为为1.0±0.1mm；所述上部分的顶端与矩形表面的上端的连接处设有扁位R角，记为R3。
优选的，所述陶瓷轴本体表面的粗糙度为0.6，所述陶瓷轴本体的圆柱度≤0.01；所述陶瓷轴本体的圆度≤0.02；所述陶瓷轴本体圆柱体与翅膀的同心度≤0.04；扁位R角为3±0.1。
一种高纯氧化铝陶瓷轴的制备方法，制备步骤如下：1、开模；2、等静压成型；3、修坯； 4、烧结；5、熟坯检验；6、加工；7、成品检验；8、包装入库。
优选的，所述步骤1、开模：制备模具，模具的尺寸是：胶套：Φ65×180；芯棒：φ7.1×180。
优选的，所述步骤2、等静压成型：(1)将纯度为5N的高纯氧化铝和电导率为0.06S/M 的水混合均匀并通过喷雾造粒得到湿度为14-15％的颗粒原料，颗粒的粒度为25-35μm；(2) 将步骤(1)制备的颗粒原料置于模具中并压实，采用等静压成型技术制备生坯；等静压成型的压力为101MPa，时间为1.8-2.2min，粗坯的直径为54.62mm，长度为151.26mm。
优选的，所述步骤3、修坯：将步骤2制备的生坯修至大端φ47mm，小端φ30.6mm；长度113mm。
优选的，所述步骤4所述的烧结温度曲线为：室温→325℃，升温速度为：0.8℃/分；325℃→600℃，升温速度为：0.65℃/分；600℃→900℃，升温速度为：0.71℃/分；900℃→1250℃，升温速度为：0.83℃/分；1250℃→1730℃，升温速度为：0.67℃/分；1730℃，保温300分钟；关掉加热电源，随炉自冷，200℃出炉。
优选的，所述步骤5熟坯检验：检验熟坯的完整度和相关尺寸是否符以下标准：长头外径Φ25.40-25.60，短头Φ25.40-25.60，翅膀外径Φ39.1-39.2，翅膀厚度8.8mm长头长63.1mm 短头长20.2-20.4mm，内孔6.00-6.05。
优选的，所述步骤6加工：
(1)用无心磨60#粗磨下部分至外径为25.16+0.01mm；
(2)用无心磨300#精磨下部分至外径为25.12+0.01mm；
(3)将上部分粗磨至外径为25+0.1+0.06mm、上部分长度为20-0.05mm，将上部分端部的倒角C1磨出；粗磨翅膀外径为38.5+0.1+0.05mm，将翅膀两端的倒角C1磨出，翅膀靠近上部分的一端磨去0.3-0.5mm，翅膀靠近下部分的一端磨至翅膀的厚度为8.20-8.25mm；将翅膀与陶瓷轴本体的连接处粗磨出R角，记为R1；将下部分端部的倒角C1磨出；
(4)将上部分外径磨至25-0.02-0.04mm，下部分外径磨至25.10-25.12mm，翅膀外径粗磨至38.5+0.1mm，翅膀厚度磨至8+0.05mm，上部分的端面到翅膀靠近下部分的端面之间的距离控制在28±0.1mm；将倒角C1、R角R1磨光滑；
(5)在无心磨上用300#精度砂轮将下部分外径磨到25-0.01mm；
(6)在无心磨上用800#精磨砂轮将下部分外径磨到25-0.02-0.04mm，无颤纹，圆度0.01 以内；
(7)将无划丝印和旋转纹磨光滑，翅膀总厚控制在8-0.05mm；
(8)将产品总高统一磨到90.5+0.05mm；
(9)在台工砂轮机上用倒角磨头将下部分的倒角C1磨光滑；
(10)将上部分的倒角C1磨光滑；
(11)用R0.5以内清角电渡砂轮(100#－240#)，将上部分的长度磨到位；
(12)将上部分的两个扁位R角R3同时磨出；
(13)将陶瓷轴本体精磨至无划丝印；
(14)清洗打标：产品件清洗干净，在激光打标机上将相对应要求的商标打标记打上。
有益效果：本申请所述的陶瓷轴是用氧化铝纯度为5N，造粒用水是电导率为0.06的高纯水，纯度高，粒度分布曲线窄，因此抗氧化能力强，耐磨性好，抗高低温能力强，并具有抗震动、抗加速度冲击、耐水、耐酸侵蚀等功能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例结构示意图；
图2为本申请实施例俯视结构示意图；
图中，1、上部分，2、下部分，3、翅膀，4、倒角，5、R角，6、扁位R角。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
一种高纯氧化铝陶瓷轴，包括陶瓷轴本体，所述陶瓷轴本体包括空心的圆柱体，所述陶瓷轴本体的长度为90.4-90.6mm，所述陶瓷轴本体的内径为6mm，所述陶瓷轴本体上设有圆环形的翅膀3，所述翅膀将陶瓷轴本体分为上下两部分，上部分1的长度为19.90-20.10mm，上部分的外径为24.96-24.98mm，下部分2的长度为62.5-62.6mm，下部分的外径为24.96-24.98mm，所述翅膀的外径为38.40-38.60mm；所述上部分为圆柱体一侧被竖直平面截切的圆柱截切体，所述上部分的一侧为竖直的矩形表面。
实施例2
在实施例1的基础上，所述翅膀的厚度为7.90-8.00mm，所述翅膀的内径与陶瓷轴本体的外径相同，上部分顶端一周的倒角为1.0±0.1mm，下部分底端一周的倒角为1.0±0.1mm，翅膀两端一周的倒角均为1.0±0.1mm，翅膀与陶瓷轴本体的接触处为R角5，记为R1，R1 的半径为为1.0±0.1mm；所述上部分的顶端与矩形表面的上端的连接处设有扁位R角6，记为R3。
实施例3
在实施例2的基础上，所述陶瓷轴本体表面的粗糙度为0.6，所述陶瓷轴本体的圆柱度≤ 0.01；所述陶瓷轴本体的圆度≤0.02；所述陶瓷轴本体圆柱体与翅膀的同心度≤0.04；扁位R 角为3±0.1。
实施例4
一种高纯氧化铝陶瓷轴的制备方法，制备步骤如下：1、开模；2、等静压成型；3、修坯； 4、烧结；5、熟批检验；6、加工；7、成品检验；8、包装入库。
实施例5
在实施例4的基础上，所述步骤1、开模：制备模具，模具的尺寸是：胶套：Φ65×180；芯棒：φ7.1×180。
实施例6
在实施例5的基础上，所述步骤2、等静压成型：(1)将纯度为5N的高纯氧化铝和电导率为0.06S/M的水混合均匀并通过喷雾造粒得到湿度为14-15％的颗粒原料，颗粒的粒度为 25-35μm；(2)将步骤(1)制备的颗粒原料置于模具中并压实，采用等静压成型技术制备生坯；等静压成型的压力为101MPa，时间为1.8-2.2min，粗坯的直径为54.62mm，长度为151.26mm。
实施例7
在实施例6的基础上，所述步骤3、修坯：将步骤2制备的生坯修至大端φ47mm，小端φ30.6mm；长度113mm。
实施例8
在实施例7的基础上，所述步骤4所述的烧结温度曲线为：室温→325℃，升温速度为： 0.8℃/分；325℃→600℃，升温速度为：0.65℃/分；600℃→900℃，升温速度为：0.71℃/分；900℃→1250℃，升温速度为：0.83℃/分；1250℃→1730℃，升温速度为：0.67℃/分；1730℃，保温300分钟；关掉加热电源，随炉自冷，200℃出炉。
实施例9
在实施例8的基础上，所述步骤5熟坯检验：检验熟坯的完整度和相关尺寸是否符以下标准：长头外径Φ25.40-25.60，短头Φ25.40-25.60，翅膀外径Φ39.1-39.2，翅膀厚度8.8mm 长头长63.1mm短头长20.2-20.4mm，内孔6.00-6.05。
实施例10
在实施例9的基础上，所述步骤6加工：
(1)用无心磨60#粗磨下部分至外径为25.16+0.01mm；
(2)用无心磨300#精磨下部分至外径为25.12+0.01mm；
(3)将上部分粗磨至外径为25+0.1+0.06mm、上部分长度为20-0.05mm，将上部分端部的倒角C1磨出；粗磨翅膀外径为38.5+0.1+0.05mm，将翅膀两端的倒角C1磨出，翅膀靠近上部分的一端磨去0.3-0.5mm，翅膀靠近下部分的一端磨至翅膀的厚度为8.20-8.25mm；将翅膀与陶瓷轴本体的连接处粗磨出R角，记为R1；将下部分端部的倒角C1磨出；
(4)将上部分外径磨至25-0.02-0.04mm，下部分外径磨至25.10-25.12mm，翅膀外径粗磨至38.5+0.1mm，翅膀厚度磨至8+0.05mm，上部分的端面到翅膀靠近下部分的端面之间的距离控制在28±0.1mm；将倒角C1、R角R1磨光滑；
(5)在无心磨上用300#精度砂轮将下部分外径磨到25-0.01mm；
(6)在无心磨上用800#精磨砂轮将下部分外径磨到25-0.02-0.04mm，无颤纹，圆度0.01 以内；
(7)将无划丝印和旋转纹磨光滑，翅膀总厚控制在8-0.05mm；
(8)将产品总高统一磨到90.5+0.05mm；
(9)在台工砂轮机上用倒角磨头将下部分的倒角C1磨光滑；
(10)将上部分的倒角C1磨光滑；
(11)用R0.5以内清角电渡砂轮(100#－240#)，将上部分的长度磨到位；
(12)将上部分的两个扁位R角R3同时磨出；
(13)将陶瓷轴本体精磨至无划丝印；
(14)清洗打标：产品件清洗干净，在激光打标机上将相对应要求的商标打标记打上。
对本申请进行洛氏硬度对比试验数据如下：
1 2 3 4
本申请陶瓷轴 94HRA 93.5HRA 94HRA 94.6HRA
常用氧化铝陶瓷轴 80HRA 81HRA 79HRA 80HRA
试验1
将本申请和市面上常用氧化铝陶瓷置于水中，不同时间检测陶瓷的相关数据如下：
7天 15天 3月 6月
本申请 颜色无变化 颜色无变化 颜色无变化 颜色无变化
常用氧化铝陶瓷 微黄 氮黄 发灰 发暗
试验2
将本申请和市面上常用氧化铝陶瓷置于pH为3的盐酸中，不同时间检测陶瓷的相关数据如下：
7天 1月 5月 8月
本申请 质量178g不变 质量178g不变 质量178g不变 质量178g不变
常用氧化铝陶瓷 质量177g 质量175g 质量170g 质量160g
试验3
将本申请与市面上常用氧化铝陶瓷安装到电机上，于15000r/min的速度下旋转，不同时间下检测陶瓷的相关数据如下：
7天 1月 5月 8月
本申请(质量/g) 178 178 178 178g，表面无磨损
常用氧化铝陶瓷(质量/g) 176 173 165，表面磨损严重 160，表面磨损严重
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高纯氧化铝陶瓷轴，其特征在于，包括陶瓷轴本体，所述陶瓷轴本体包括空心的圆柱体，所述陶瓷轴本体的长度为90.4-90.6mm，所述陶瓷轴本体的内径为6mm，所述陶瓷轴本体上设有圆环形的翅膀，所述翅膀将陶瓷轴本体分为上下两部分，上部分的长度为19.90-20.10mm，上部分的外径为24.96-24.98mm，下部分的长度为62.5-62.6mm，下部分的外径为24.96-24.98mm，所述翅膀的外径为38.40-38.60mm；所述上部分为圆柱体一侧被竖直平面截切的圆柱截切体，所述上部分的一侧为竖直的矩形表面。
2.如权利要求1所述的一种高纯氧化铝陶瓷轴，其特征在于，所述翅膀的厚度为7.90-8.00mm，所述翅膀的内径与陶瓷轴本体的外径相同，上部分顶端一周的倒角为1.0±0.1mm，下部分底端一周的倒角为1.0±0.1mm，翅膀两端一周的倒角均为1.0±0.1mm，翅膀与陶瓷轴本体的接触处为R角，记为R1，R1的半径为为1.0±0.1mm；所述上部分的顶端与矩形表面的上端的连接处设有扁位R角，记为R3。
3.如权利要求2所述的一种高纯氧化铝陶瓷轴，其特征在于，所述陶瓷轴本体表面的粗糙度为0.6，所述陶瓷轴本体的圆柱度≤0.01；所述陶瓷轴本体的圆度≤0.02；所述陶瓷轴本体圆柱体与翅膀的同心度≤0.04；扁位R角为3±0.1。
4.如权利要求1或2或3所述的一种高纯氧化铝陶瓷轴的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：1、开模；2、等静压成型；3、修坯；4、烧结；5、熟批检验；6、加工；7、成品检验；8、包装入库。
5.如权利要求4所述的一种高纯氧化铝陶瓷轴的制备方法，其特征在于，所述步骤1、开模：制备模具，模具的尺寸是：胶套：Φ65×180；芯棒：φ7.1×180。
6.如权利要求4所述的一种高纯氧化铝陶瓷轴的制备方法，其特征在于，所述步骤2、等静压成型：(1)将纯度为5N的高纯氧化铝和电导率为0.06S/M的水混合均匀并通过喷雾造粒得到湿度为14-15％的颗粒原料，颗粒的粒度为25-35μm；(2)将步骤(1)制备的颗粒原料置于模具中并压实，采用等静压成型技术制备生坯；等静压成型的压力为101MPa，时间为1.8-2.2min，粗坯的直径为54.62mm，长度为151.26mm。
7.如权利要求4所述的一种高纯氧化铝陶瓷轴的制备方法，其特征在于，所述步骤3、修坯：将步骤2制备的生坯修至大端φ47mm，小端φ30.6mm；长度113mm。
8.如权利要求4所述的一种高纯氧化铝陶瓷轴的制备方法，其特征在于，所述步骤4所述的烧结温度曲线为：室温→325℃，升温速度为：0.8℃/分；325℃→600℃，升温速度为：0.65℃/分；600℃→900℃，升温速度为：0.71℃/分；900℃→1250℃，升温速度为：0.83℃/分；1250℃→1730℃，升温速度为：0.67℃/分；1730℃，保温300分钟；关掉加热电源，随炉自冷，200℃出炉。
9.如权利要求4所述的一种高纯氧化铝陶瓷轴的制备方法，其特征在于，所述步骤5熟坯检验：检验熟坯的完整度和相关尺寸是否符以下标准：长头外径Φ25.40-25.60，短头Φ25.40-25.60，翅膀外径Φ39.1-39.2，翅膀厚度8.8mm长头长63.1mm短头长20.2-20.4mm，内孔6.00-6.05。
10.如权利要求4所述的一种高纯氧化铝陶瓷轴的制备方法，其特征在于，所述步骤6加工：(1)用无心磨60#粗磨下部分至外径为25.16+0.01mm；
(2)用无心磨300#精磨下部分至外径为25.12+0.01mm；
(3)将上部分粗磨至外径为25+0.1+0.06mm、上部分长度为20-0.05mm，将上部分端部的倒角C1磨出；粗磨翅膀外径为38.5+0.1+0.05mm，将翅膀两端的倒角C1磨出，翅膀靠近上部分的一端磨去0.3-0.5mm，翅膀靠近下部分的一端磨至翅膀的厚度为8.20-8.25mm；将翅膀与陶瓷轴本体的连接处粗磨出R角，记为R1；将下部分端部的倒角C1磨出；
(4)将上部分外径磨至25-0.02-0.04mm，下部分外径磨至25.10-25.12mm，翅膀外径粗磨至38.5+0.1mm，翅膀厚度磨至8+0.05mm，上部分的端面到翅膀靠近下部分的端面之间的距离控制在28±0.1mm；将倒角C1、R角R1磨光滑；
(5)在无心磨上用300#精度砂轮将下部分外径磨到25-0.01mm；
(6)在无心磨上用800#精磨砂轮将下部分外径磨到25-0.02-0.04mm，无颤纹，圆度0.01以内；
(7)将无划丝印和旋转纹磨光滑，翅膀总厚控制在8-0.05mm；
(8)将产品总高统一磨到90.5+0.05mm；
(9)在台工砂轮机上用倒角磨头将下部分的倒角C1磨光滑；
(10)将上部分的倒角C1磨光滑；
(11)用R0.5以内清角电渡砂轮(100#－240#)，将上部分的长度磨到位；
(12)将上部分的两个扁位R角R3同时磨出；
(13)将陶瓷轴本体精磨至无划丝印；
(14)清洗打标：产品件清洗干净，在激光打标机上将相对应要求的商标打标记打上。
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