一种高致密度复合陶瓷球的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高致密度复合陶瓷球，属于轴承滚动体制备领域。本发明提供一种高致密陶瓷球，所述陶瓷的相对密度为98.5%~99.3%、断裂韧性为7.2MPa·m1/2~8.7MPa·m1/2、维氏硬度为20.0GPa~21.6GPa，热导率为126~144W/（m·K）球度≤0.07μm，表面粗糙度≤0.008μm。该氮化硅陶瓷球具有低密度、导热率高、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。
【专利说明】一种高致密度复合陶瓷球
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高致密复合陶瓷球，属于轴承滚动体制备领域。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]立方氮化硼陶瓷均有良好的耐热性、热稳定性、导热性，是理想的散热材料和高温绝缘材料。氮化硼的化学稳定性好，能抵抗大部分熔融金属的浸蚀。它也有很好的自润滑性。然而其硬度较其他高强度陶瓷低，适用于制作高温轴承。然而立方氮化硼陶瓷的烧结条件极其苛刻，为了降低其烧结温度和条件，需要在烧结过程中加入其他烧结助剂。
[0004]氮化硅陶瓷具有极高的强度很高且极耐高温，其强度在1200°C的高温不下降，受热后不会熔成融体，同时，其耐化学腐蚀性能优异，能耐几乎所有的无机酸和30%以下的烧碱溶液，也能耐很多有机酸的腐蚀。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。气氛烧结的压力为5~10MPa，热压烧结的压力为70Mpa左右，热等静压的烧结的压力为150MPa~200MPa。
[0005]为了增强氮化硅陶瓷的导热性及自润滑性，需要提供一种多相复合陶瓷材料，并降低烧结压力，实现无压烧 结。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种高致密度复合陶瓷球，该氮化硅陶瓷球具有低密度、导热率高、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。
[0007]一种高致密度复合陶瓷球，所述陶瓷球的相对密度为98.5%~99.3%、断裂韧性为7.2MPa.m1/2~8.7MPa.m1/2、维氏硬度为 20.0GPa~21.6GPa，热导率为 126~144W/ Cm.K)球度< 0.07 μ m，表面粗糙度< 0.008 μ m。
[0008]本发明所述高致密度复合陶瓷球优选所述陶瓷球的相对密度为98.8%~99.0%、断裂韧性为7.6MPa.m1/2~8.0MPa.m1/2、维氏硬度为20.0GPa~20.7GPa,热导率为135~144W/Cm.K)球度< 0.05 μ m，表面粗糙度< 0.005 μ m。
[0009]本发明所述高致密度复合陶瓷球优选所述陶瓷球的相对密度为99.0%、断裂韧性为7.6MPa*m1/2、维氏硬度为20.7GPa，热导率为144W/ (m.K)球度为0.05 μ m，表面粗糙度为 0.005 μ m。
[0010]本发明所述高致密度复合陶瓷球优选按下述方法制备:
[0011]一种高致密复合陶瓷球的制备方法，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:
[0012]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；[0013]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；
[0014]③烧结:氮气气氛中，将粉料置于模具中，在1500°C~1750°C保温2h~6h，停止加热后随炉冷却至室温；
[0015]④研磨抛光:将所得陶瓷球进行研磨和抛光；
[0016]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:
[0017]
【权利要求】
1.一种高致密度复合陶瓷球，其特征在于:所述陶瓷球的相对密度为98.5%~99.3%、断裂韧性为7.2MPa.m1/2~8.7MPa.m1/2、维氏硬度为20.0GPa~21.6GPa,热导率为126~144W/Cm.K)球度≤ 0.07 μ m，表面粗糙度< 0.008 μ m。
2.根据权利要求1所述的陶瓷球，其特征在于:所述陶瓷球的相对密度为98.8%"99.0%、断裂韧性为 ?.6MPa *m1/2"8.0MPa.ι?1/2、维氏硬度为 20.0GPa~20.7GPa，热导率为135~144W/ Cm.K)球度≤0.05 μ m,表面粗糙度≤0.005 μ m。
3.根据权利要求1所述的陶瓷球，其特征在于:所述陶瓷球的相对密度为99.0%、断裂韧性为7.6MPa*m1/2、维氏硬度为20.7GPa，热导率为144W/ (m.K)球度为0.05 μ m，表面粗糙度为0.005 μ m。
4.根据权利要求1所述的陶瓷球，其特征在于:所述陶瓷球的制备方法，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:氮气气氛中，将粉料置于模具中，在1500°C~1750°C保温2tT6h，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:
5.根据权利要求4所述的陶瓷球，其特征在于:所述陶瓷原料，按质量百分比，由下述组分组成:
6.根据权利要求4所述的陶瓷球，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2h~6h ； 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:氮气气氛中，将粉料置于模具中，在烧结炉中以1(T20°C/min的速度升温至15000C~1750°C，保温2h~6h，停止加热后随炉冷却至室温，其中氮气流速为I~5L/min ；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。
【文档编号】C04B35/584GK103848630SQ201210496280
【公开日】2014年6月11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 申请人:大连大友高技术陶瓷有限公司