专利名称：一种氮化硅陶瓷球的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氮化硅陶瓷球的制备方法，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。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。氮化硅陶瓷的烧结工艺一般为三种热等静压(HIP)、热压(HP)和气氛压力烧结。热等静压工艺是将制品放置到密闭的容器中，向制品施加各向同等的压力，同时施以高温，在高温高压的作用下，制品得以烧结和致密化。热等静压可以直接粉末成型，粉末装入模具，然后使用氮气、氩气作加压介质，使粉末直接加热加压烧结成型的粉末冶金工艺，其烧结的压力为150MPa 200MPa。热压烧结是将干燥粉料充填入模型内，再从单轴方向边加压边加热，压力约为70Mpa，使成型和烧结同时完成的一种烧结方法。该方法具有降低烧结温度，缩短烧结时间，抵制晶粒长大，得到晶粒细小、致密度高和机械、电学性能良好的产品的优点。然而，其烧结压力高，且过程及设备复杂，生产控制要求严，模具材料要求高，能源消耗大，生产效率较低,生产成本高。气氛烧结是将陶瓷坯体在通入一定气体的炉膛内进行烧结的方法，其烧结压力为5"IOMPao
发明内容
本发明的目的是提供一种氮化硅陶瓷球的制备方法，该制备方法可以实现在常压下烧结氮化硅陶瓷球，利用该方法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。一种氮化硅陶瓷球的制备方法，包括陶瓷原料制备、制坯成形、烧结和研磨抛光的步骤，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；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0. 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；其中，步骤①中所述陶瓷原料，按质量百分比，由下述组分组成务 Si3N480% 95%
Al2O32%-15%
MgO丨％'-12%
Y2O31%-12% ZrO21%-12%0本发明所述氮化硅陶瓷球的制备方法优选所述步骤①按下述工艺进行将经干燥后的陶瓷原料按比例混合均匀，过8(T200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 10h。本发明所述氮化硅陶瓷球的制备方法优选所述步骤③按下述工艺进行常压下，将粉料置于模具中，在烧结炉中以6(T80°C /min的速度升温至1600°C 1650°C，保温
0.5tT2h，停止加热后随炉冷却至室温。本发明所述氮化硅陶瓷球的制备方法优选所述步骤④，按下述方法进行将陶瓷球首先进行研磨加工，随后将进行研磨加工后的工件进行抛光，陶瓷球的球度不超过0. 07微米，表面粗糙度不超过0. 008微米。本发明所述氮化硅陶瓷球的制备方法优选所述陶瓷原料，按质量百分比，由下述组分组成
户Si3N485% 95%
Al2O32% 5%
MgOI %、2%
Y2O31% 3%。本发明所述氮化硅陶瓷球的制备方法进一步优选所述陶瓷原料，按质量百分比，由下述组分组成
/^Si3N495%
Al2O,3%
M gO10Zo
Y2O31%0本发明所述氮化硅陶瓷球的制备方法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(T200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0. 5h 2h，停止加热后随炉冷却至室温；④研磨抛光将陶瓷球首先进行研磨加工，随后将进行研磨加工后的工件进行抛光，陶瓷球的球度不超过0. 07微米，表面粗糙度不超过0. 008微米。本发明的有益效果是本发明提供一种氮化硅陶瓷球的制备方法，包括陶瓷原料制备、制坯成形、烧结和研磨抛光的步骤，所述陶瓷原料，按质量百分比，由下述组分组成
3-Si3N4 :80% 95%，Al2O3 :2% 15%，MgO :1% 12%，Y2O3 :1% 12%，ZrO2 :1% 12%。该制备方法可以实现在常压下烧结氮化硅陶瓷球，同时步骤简单、方便易行。利用该方法制备的氮化硅陶瓷强度高、致密性好、耐高温和耐磨优异,可用作球轴承的滚动体。
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
//-Si3N495%
Ai2O33%
MgOI %
Y2O3丨％;
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研磨抛光将陶瓷球首先进行研磨加工，随后将进行研磨加工后的工件进行抛光，陶瓷球的球度0. 05微米，表面粗糙度0. 005微米。
权利要求
1.一种氮化硅陶瓷球的制备方法，其特征在于包括陶瓷原料制备、制坯成形、烧结和研磨抛光的步骤，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； 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0.5h 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； 其中，步骤①中所述陶瓷原料，按质量百分比，由下述组分组成β-Si3N480% 95%AI2O320/。 15%MgO1%-~12%Y2O31％ 12%ZiO21%~12%
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤①按下述工艺进行将经干燥后的陶瓷原料按比例混合均匀，过80 200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 10h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤③按下述工艺进行常压下，将粉料置于模具中，在烧结炉中以60 80°C /min的速度升温至1600°C 1650°C，保温0.5h 2h，停止加热后随炉冷却至室温。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤④，按下述方法进行将陶瓷球首先进行研磨加工，随后将进行研磨加工后的工件进行抛光，陶瓷球的球度不超过0. 07微米，表面粗糙度不超过0. 008微米。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述陶瓷原料，按质量百分比，由下述组分组成β- Si3N485% 95%Al2O32% 5%MgO1%~2%Y2O31% 3%。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述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80 200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 10h ； 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60 80°C/min的速度升温至1600°C 1650°C，保温0. 5h 2h，停止加热后随炉冷却至室温； ④研磨抛光将陶瓷球首先进行研磨加工，随后将进行研磨加工后的工件进行抛光，陶瓷球的球 度不超过0. 07微米，表面粗糙度不超过0. 008微米。
全文摘要
本发明涉及一种氮化硅陶瓷球的制备方法，属于陶瓷制备领域。本发明提供一种氮化硅陶瓷球的制备方法，包括陶瓷原料制备、制坯成形、烧结和研磨抛光的步骤，所述陶瓷原料，按质量百分比，由下述组分组成β-Si3N480%~95%，Al2O32%~15%，MgO1%~12%，Y2O31%~12%，ZrO21%~12%。该制备方法可以实现在常压下烧结氮化硅陶瓷球，同时步骤简单、方便易行。利用该方法制备的氮化硅陶瓷强度高、致密性好、耐高温和耐磨优异，可用作球轴承的滚动体。
文档编号C04B35/622GK103058663SQ20121049615
公开日2013年4月24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, 甄恒洲 申请人:大连大友高技术陶瓷有限公司