专利名称：一种氮化硅陶瓷球轴承滚动体的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种氮化硅陶瓷球轴承滚动体的生产工艺，属于陶瓷制备领域。
背景技术：
球轴承是滚动轴承的一种，球滚珠装在内钢圈和外钢圈的中间，能承受较大的载荷。其中，陶瓷球轴承因其独特的特点及广泛的应用领域而备受关注。目前，应用较多的为氮化硅陶瓷球轴承。它的优点是极限转速高、精度保持性好、启动力矩小、陶瓷球轴承刚度高、干运转性好、寿命长，非常适合于在高速、高温以及腐蚀、辐射条件下保持高精度、长时间运转。此外，氮化硅陶瓷的硬度比轴承钢高I倍，弹性模量约高1/3，在相同载荷的条件下，氮化硅陶瓷的弹性变形小，所以，使用陶瓷球轴承的机床主轴具有良好的运转精度。为了保证陶瓷球轴承的运行精度和使用寿命，对陶瓷球球形度的要求极高，同时由于其本身为高强度材料，对其进行研磨则更加困难。
球轴承是滚动轴承的一种，球滚珠装在内钢圈和外钢 圈的中间，能承受较大的载荷。陶瓷球特别是氮化硅球具有低密度、高硬度、低摩擦系数，耐磨、自润滑及刚性好等特点，特别适合做高速、高精度及长寿命混合陶瓷球轴承的滚动体。
陶瓷球的研磨一般包含粗磨、精磨和超精磨或抛光的步骤，在各个步骤中对陶瓷球进行一定程度的研磨，为了达到更好的研磨效果，需要对个阶段的研磨试剂进行合理使用。发明内容
本发明的目的是提供一种氮化硅陶瓷球轴承滚动体的生产工艺，该工艺包括陶瓷烧结和研磨两个步骤，烧结步骤可以实现在常压下烧结氮化硅陶瓷球；研磨步骤各个研磨阶段的研磨剂包括粗磨研磨剂、精磨研磨剂和超精磨研磨剂。这些研磨剂在研磨各个阶段中配合使用，可达到研磨效率高，对陶瓷本体污染少，提高研磨效率、减少研磨时间的效果。 利用工艺制备的氮化硅陶瓷球具有低密度、高硬度、低摩擦系数，耐磨、自润滑及刚性好等， 可广泛用作轴承的滚动体。
一种氮化硅陶瓷球轴承滚动体的生产工艺，按下述工艺步骤进行
①陶瓷原料制备将经干燥后的陶瓷原料按比例混合均匀，过筛，将过筛后的粉料置于球磨机中球磨；
其中，所述陶瓷原料，按质量百分比，由下述组分组成
於 Si3N480%--95%Al2O,2%~15%MgO1%-■12%Y办10/『-12%ZrO,1% 12%,②压制成形将步骤①所得粉料置于磨具中，采用冷等静压的方法压制成球形；③烧结常压下，将粉料置于模具中，在烧结炉于1600°C 1650°C，保温O. 5tT2h，停止加热后随炉冷却至室温；④研磨抛光将所得陶瓷球进行研磨和抛光，陶瓷球的球度不超过O. 07微米，表面粗糙度不超过O. 008微米，按下述方法进行1.粗磨载荷压力5 20N/球；所用粗磨研磨剂中，金刚石颗粒的粒度为2(Γ100 μ m,所述金刚石颗粒为球形，其圆球度为O. 6^0. 7 ；I1.精磨载荷压力I飞N/球；所述精磨研磨剂中，金刚石颗粒的粒度为f ΙΟμπι，所述金刚石颗粒为球形，其圆球度为O. 7 O. 75 ；II1.超精磨0. flN/球；所述超精磨研磨剂中，金刚石颗粒的粒度为O. Ofl μ m，所述金刚石颗粒为球形，其圆球度为O. 75、. 85。所述粗磨研磨剂、精磨研磨剂和超精磨研磨剂与研磨基质的质量比为1:广1:4 ；所述基质为水或煤油。本发明所述工艺优选所述粗磨研磨剂、精磨研磨剂和超精磨研磨剂，按质量百分比，由下述组分组成
金刚石颗粒5% 50%
分散剂50%~90%
磷酸氢钙0.1% 3%
三聚磷酸钠0.5% 2%
十~■規基横酸納0.5%~2%
硅酸钠本发明所述工艺进一步优选下述技术方案一种氮化硅陶瓷的制备方法，包括下述工艺步骤①陶瓷原料制备将经干燥后的陶瓷原料按比例混合均匀，过8(Γ200目筛，将过筛后的粉料置于球磨机中，于300 360r/min的速度球磨6h IOh ；②压制成形将步骤①所得粉料置于磨具中，采用冷等静压的方法压制成球形；③烧结常压下，将粉料置于模具中，在烧结炉中以6(T80°C /min的速度升温至 16000C 1650°C，保温O. 5h 2h，停止加热后随炉冷却至室温；④研磨抛光将所得陶瓷球进行研磨和抛光，陶瓷球的球度不超过O. 07微米，表面粗糙度不超过O. 008微米。
本发明的有益效果是该工艺包括陶瓷烧结和研磨两个步骤，烧结步骤可以实现在常压下烧结氮化硅陶瓷球；研磨步骤各个研磨阶段的研磨剂包括粗磨研磨剂、精磨研磨剂和超精磨研磨剂。这些研磨剂在研磨各个阶段中配合使用，可达到研磨效率高，对陶瓷本体污染少，提高研磨效率、减少研磨时间的效果。利用工艺制备的氮化硅陶瓷球具有低密度、高硬度、低摩擦系数，耐磨、自润滑及刚性好等，可广泛用作轴承的滚动体。
具体实施例方式下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。实施例1①陶瓷原料制备将经干燥后的陶瓷原料按比例混合均匀，过200目筛，将过筛后的粉料置于球磨机中，于300r/min的速度球磨8h
PSi3N495%
AI2O33%
MgOI %
V O31%；②压制成形将步骤①所得粉料置于磨具中，采用冷等静压的方法压制成球形；③烧结常压下，将粉料置于模具中，在烧结炉中以80°C /min的速度升温至1600°C，保温lh，停止加热后随炉冷却至室温；④研磨抛光1.粗磨载荷压力ION/球；所述粗磨研磨剂中，金刚石颗粒的粒度为2(Γ 00μηι,所述金刚石颗粒为球形，其圆球度为O. 65，金刚石颗粒中粒度为2(Γ50μπι的金刚石颗粒的质量至少占金刚石颗粒总质量的65% ；I1.精磨载荷压力2Ν/球；所述精磨研磨剂中，金刚石颗粒的粒度为 Λ Ομπι,所述金刚石颗粒为球形，其圆球度为O. 7，金刚石颗粒中粒度为I飞μ m的金刚石颗粒的质量至少占金刚石颗粒总质量的65% ；II1.超精磨0. 5N/球；所述超精磨研磨剂中，金刚石颗粒的粒度为O. 01"! μ m,所述金刚石颗粒为球形，其圆球度为O. 75，金刚石颗粒中粒度为O. 01、. 5μπι的金刚石颗粒的质量至少占金刚石颗粒总质量的70%，所述粗磨研磨剂、精磨研磨剂和超精磨研磨剂，按质量百分比，由下述组分组成金刚石颗粒25%分散剂72%磷酸氢钙1.5%二聚磷酸钠0.5%十二烷基磺酸钠0.5%
硅酸钠0.5%，
分散剂为聚乙二醇。将三种研磨剂与水按质量比1:1混合后分阶段用于研磨氮化硅陶瓷球，所得陶瓷球的球度为O. 05 μ m，表面粗糙度O. 005 μ m。
权利要求
1. 一种氮化硅陶瓷球轴承滚动体的生产工艺，其特征在于包括下述工艺步骤 ①陶瓷原料制备将经干燥后的陶瓷原料按比例混合均匀，过筛，将过筛后的粉料置于球磨机中球磨； 其中，所述陶瓷原料，按质量百分比，由下述组分组成
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述粗磨研磨剂、精磨研磨剂和超精磨研磨剂，按质量百分比，由下述组分组成金刚石颗粒5% 50%分散剂50% 90%磷酸氢钙0.1% 3%二聚磷酸钠0.5% 2%十二烷基磺酸钠0.5% 2%硅酸钠0.5% 2%。
全文摘要
本发明涉及一种氮化硅陶瓷球轴承滚动体的生产工艺，属于陶瓷制备领域。该工艺包括陶瓷烧结和研磨两个步骤，烧结步骤可以实现在常压下烧结氮化硅陶瓷球；研磨步骤各个研磨阶段的研磨剂包括粗磨研磨剂、精磨研磨剂和超精磨研磨剂。这些研磨剂在研磨各个阶段中配合使用，可达到研磨效率高，对陶瓷本体污染少，提高研磨效率、减少研磨时间的效果。利用工艺制备的氮化硅陶瓷球具有低密度、高硬度、低摩擦系数，耐磨、自润滑及刚性好等，可广泛用作轴承的滚动体。
文档编号C04B35/622GK103011833SQ20121049631
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者李东炬, 韩吉光 申请人:大连大友高技术陶瓷有限公司