本发明属于精密铸造领域，具体涉及一种谐波减速器复合陶瓷型轴承及其制备方法。
背景技术：
众所周知，在机器人操作过程中，驱动设备产生热，每个驱动设备包括多个电气组件，其可一忍受高达70℃的温度，超过了这个温度，驱动设备可能会损坏，工业机器人通常是被指定在一高达50℃的环境内操作，电机的功过温度经常达到145℃，这样电机和驱动设备产生热，现有技术的驱动设备位于控制柜内，冷却设备如风扇被设置在控制柜内来保持驱动设备的温度低于最大的操作极限温度70℃，这样的设计不但抑制电机的工作效率，而且风扇噪音大，而且由于散热不畅还有造成电机在热量过高的情况下发生故障的隐患。
石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状二维纳米材料。由于其独特的二维蜂窝晶体结构和极高的键强度，石墨烯是目前已知的世界上比强度最高、最坚硬的纳米材料，其断裂强度高达130gpa。此外，石墨烯具有非常好的热传导性能，纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300w/mk，是目前为止导热系数最高的碳材料，高于单壁碳纳米管(3500w/mk)和多壁碳纳米管(3000w/mk)。
技术实现要素：
本发明的目的要解决现有技术中氧化硅基陶瓷型芯成型难、高温强度低及不易脱芯的问题。本发明将具有优异力学和热学性能的石墨烯材料引入易与碱反应的高硅陶瓷型芯体系，制备出了一种成型率高、高温强度好且易于脱芯的陶瓷型芯材料。
一种谐波减速器复合陶瓷型轴承材料由质量百分比94％～99.4％的石英玻璃粉、0.5％～3％的方石英粉、0.1％～3％的石墨烯粉以及占粉体总质量15％～24％的增塑剂组合而成。
本发明优选的技术方案为：石墨烯为改性石墨烯及氧化石墨烯。
本发明优选的技术方案为：石英玻璃粉由200目、325目和500目的石英玻璃粉组成。
本发明优选的技术方案为：石英玻璃粉、方石英粉与石墨烯粉通过三维混料机进行混合。
一种谐波减速器复合陶瓷型轴承的制备方法，包括以下步骤：
1)混粉：按比例称取石英玻璃粉、方石英粉、石墨烯粉形成混合粉体，将混合粉体放入三维混料机中进行混粉，获得混合均匀、成分均一的陶瓷粉体；
2)配料：按比例称取增塑剂，将其加入到真空搅拌机中加热至融化。分步加入步骤1)制得的陶瓷粉体，搅拌均匀，待陶瓷粉体全部加入后，搅拌24h并抽真空2h后停止搅拌，获得陶瓷型芯浆料；
3)成型：将陶瓷型芯浆料放入到陶瓷型芯压注机中，待料温与压注工艺温度一致时，将陶瓷型芯浆料压注到所需模具中，制成湿态陶瓷型芯；
4)焙烧：将湿态陶瓷型芯装入装有氧化铝填料的烧钵中，而后将氧化铝烧钵放入箱式焙烧炉中进行焙烧。烧结制度：以0.1℃/min～3℃/min的升温速率升温至400℃，以0.5℃/min～5℃/min的升温速率升温至900℃～1000℃，以2℃/min～5℃/min的升温速率升温至1180℃～1250℃，保温2h～8h，以0.5℃/min～1℃/min的降温速率冷却到900℃～1000℃，然后随炉冷却至室温，获得一种谐波减速器复合陶瓷型轴承。
本发明有益效果为：
本发明的一种谐波减速器复合陶瓷型轴承及其制备方法，将具有优异力学性能及热性能的石墨烯材料引入高硅陶瓷型芯材料体系。石墨烯材料提高了陶瓷型芯成型率及高温强度，本发明的陶瓷型芯成型率≥90％，高温强度25mpa～40mpa，溶蚀速率≥0.18g/min。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。
一种谐波减速器复合陶瓷型轴承材料，一种谐波减速器复合陶瓷型轴承材料由质量百分比94％～99.4％的石英玻璃粉、0.5％～3％的方石英粉、0.1％～3％的石墨烯粉以及占粉体总质量15％～24％的增塑剂组合而成。
本发明优选的技术方案为：石墨烯为改性石墨烯及氧化石墨烯。
本发明优选的技术方案为：石英玻璃粉由200目、325目和500目的石英玻璃粉组成。
本发明优选的技术方案为：石英玻璃粉、方石英粉与石墨烯粉通过三维混料机进行混合。
一种谐波减速器复合陶瓷型轴承的制备方法，包括以下步骤：
1)混粉：按比例称取石英玻璃粉、方石英粉、石墨烯粉形成混合粉体，将混合粉体放入三维混料机中进行混粉，获得混合均匀、成分均一的陶瓷粉体；
2)配料：按比例称取增塑剂，将其加入到真空搅拌机中加热至融化。分步加入步骤1)制得的陶瓷粉体，搅拌均匀，待陶瓷粉体全部加入后，搅拌24h并抽真空2h后停止搅拌，获得陶瓷型芯浆料；
3)成型：将陶瓷型芯浆料放入到陶瓷型芯压注机中，待料温与压注工艺温度一致时，将陶瓷型芯浆料压注到所需模具中，制成湿态陶瓷型芯；
4)焙烧：将湿态陶瓷型芯装入装有氧化铝填料的烧钵中，而后将氧化铝烧钵放入箱式焙烧炉中进行焙烧。烧结制度：以0.1℃/min～3℃/min的升温速率升温至400℃，以0.5℃/min～5℃/min的升温速率升温至900℃～1000℃，以2℃/min～5℃/min的升温速率升温至1180℃～1250℃，保温2h～8h，以0.5℃/min～1℃/min的降温速率冷却到900℃～1000℃，然后随炉冷却至室温，获得一种谐波减速器复合陶瓷型轴承。
另外，本发明优选的，增塑剂材料的化学组成按照质量百分比依次包括：石蜡93％～97％，蜂蜡1.5％～2％，聚乙烯1％～3％，改性石墨烯0.5％～2％。其作用效果为：提高了石蜡基增塑剂材料的适温性能及尺寸稳定性，压制陶瓷型芯成型率高，石墨烯在石蜡基增塑剂中均匀混合，以获得流动性好，成型率高的石墨烯增强石蜡基增塑剂材料。与常规石蜡基增塑剂材料相比，采用石墨烯增强石蜡基增塑剂材料制备的陶瓷型芯素胚收缩降低30％、素胚室温强度提高50％、素胚尺寸抗变形能力提高20％，成型率提高60％，陶瓷型芯素胚收缩可控制在0.1～0.3％，素胚室温强度可达10mpa以上，变形率低于10％，成型率高达90％以上。
另外，本发明优选的，改性石墨烯采用现有技术中的成熟产品。
为了更清楚地描述本发明的石墨烯增强氧化铝基陶瓷型芯及其制备方法，下面提供几种实施例：
实施例1
一种谐波减速器复合陶瓷型轴承材料，按照质量百分比的化学组成为：200目的石英玻璃粉47％，325目石英玻璃粉12％，500目石英玻璃粉35％，方石英粉3％，石墨烯粉3％。添加占粉体总质量15％的增塑剂。陶瓷型芯的制备方法，包括：
1)混粉：按照上述质量百分比，将石英玻璃粉、方石英粉、石墨烯粉形成混合粉体，将混合粉体放入三维混料机中进行混粉，获得混合均匀、成分均一的陶瓷粉体；
2)配料：按比例称取增塑剂，将其加入到真空搅拌机中加热至融化，而后分步加入步骤1)制得的陶瓷粉体，搅拌均匀，待陶瓷粉体全部加入后，搅拌24h并抽真空2h后停止搅拌，获得陶瓷型芯浆料；
3)成型：将陶瓷型芯浆料放入到陶瓷型芯压注机中，待料温与压注工艺温度一致时，将陶瓷型芯浆料压注到所需模具中，制成湿态陶瓷型芯；
4)焙烧：将湿态陶瓷型芯装入装有氧化铝填料的烧钵中，而后将氧化铝烧钵放入箱式焙烧炉中进行焙烧。烧结制度：以0.1℃/min的升温速率升温至400℃；以0.5℃/min的升温速率升温至900℃；以2℃/min的升温速率升温至1250℃，保温2h，以0.5℃/min的降温速率冷却到900℃，然后随炉冷却至室温，获得一种谐波减速器复合陶瓷型轴承。
采用本实施例制备的一种谐波减速器复合陶瓷型轴承成型率为95.5％，高温强度为39.2mpa，溶蚀速率0.24g/min。
实施例2
一种谐波减速器复合陶瓷型轴承材料，按照质量百分比的化学组成为：200目的石英玻璃粉45％，325目石英玻璃粉13％，500目石英玻璃粉38％，方石英粉2％，石墨烯粉2％。添加占粉体总质量17％的增塑剂。
陶瓷型芯的制备方法，包括：
1)混粉：按照上述质量百分比，将石英玻璃粉、方石英粉、石墨烯粉形成混合粉体，将混合粉体放入三维混料机中进行混粉，获得混合均匀、成分均一的陶瓷粉体；
2)配料：按比例称取增塑剂，将其加入到真空搅拌机中加热至融化，而后分步加入步骤1)制得的陶瓷粉体，搅拌均匀，待陶瓷粉体全部加入后，搅拌24h并抽真空2h后停止搅拌，获得陶瓷型芯浆料；
3)成型：将陶瓷型芯浆料放入到陶瓷型芯压注机中，待料温与压注工艺温度一致时，将陶瓷型芯浆料压注到所需模具中，制成湿态陶瓷型芯；
4)焙烧：将湿态陶瓷型芯装入装有氧化铝填料的烧钵中，而后将氧化铝烧钵放入箱式焙烧炉中进行焙烧。烧结制度：以0.5℃/min的升温速率升温至400℃；以1℃/min的升温速率升温至920℃；以2.2℃/min的升温速率升温至1220℃，保温3h，以0.6℃/min的降温速率冷却到920℃，然后随炉冷却至室温，获得一种谐波减速器复合陶瓷型轴承。
采用本实施例制备的一种谐波减速器复合陶瓷型轴承成型率为93.5％，高温强度为33.4mpa，溶蚀速率0.24g/min。
实施例3
一种谐波减速器复合陶瓷型轴承材料，按照质量百分比的化学组成为：200目的石英玻璃粉39％，325目石英玻璃粉29％，500目石英玻璃粉29％，方石英2％，石墨烯粉1％。添加占粉体总质量19％的增塑剂。
陶瓷型芯的制备方法，包括：
1)混粉：按照上述质量百分比，将石英玻璃粉、方石英粉、石墨烯粉形成混合粉体，将混合粉体放入三维混料机中进行混粉，获得混合均匀、成分均一的陶瓷粉体；
2)配料：按比例称取增塑剂，将其加入到真空搅拌机中加热至融化，而后分步加入步骤1)制得的陶瓷粉体，搅拌均匀，待陶瓷粉体全部加入后，搅拌24h并抽真空2h后停止搅拌，获得陶瓷型芯浆料；
3)成型：将陶瓷型芯浆料放入到陶瓷型芯压注机中，待料温与压注工艺温度一致时，将陶瓷型芯浆料压注到所需模具中，制成湿态陶瓷型芯；
4)焙烧：将湿态陶瓷型芯装入装有氧化铝填料的烧钵中，而后将氧化铝烧钵放入箱式焙烧炉中进行焙烧。烧结制度：以0.8℃/min的升温速率升温至400℃；以1.5℃/min的升温速率升温至940℃；以2.4℃/min的升温速率升温至1200℃，保温4h，以0.7℃/min的降温速率冷却到960℃，然后随炉冷却至室温，获得一种谐波减速器复合陶瓷型轴承。
采用本实施例制备的一种谐波减速器复合陶瓷型轴承成型率为93.5％，高温强度为30.7mpa，溶蚀速率0.23g/min。
实施例4
一种谐波减速器复合陶瓷型轴承材料，按照质量百分比的化学组成为：200目的石英玻璃粉36％，325目石英玻璃粉12％，500目石英玻璃粉50％，方石英1％，石墨烯粉0.1％。添加占粉体总质量20％的增塑剂。
陶瓷型芯的制备方法，包括：
1)混粉：按照上述质量百分比，将石英玻璃粉、方石英粉、石墨烯粉形成混合粉体，将混合粉体放入三维混料机中进行混粉，获得混合均匀、成分均一的陶瓷粉体；
2)配料：按比例称取增塑剂，将其加入到真空搅拌机中加热至融化，而后分步加入步骤1)制得的陶瓷粉体，搅拌均匀，待陶瓷粉体全部加入后，搅拌24h并抽真空2h后停止搅拌，获得陶瓷型芯浆料；
3)成型：将陶瓷型芯浆料放入到陶瓷型芯压注机中，待料温与压注工艺温度一致时，将陶瓷型芯浆料压注到所需模具中，制成湿态陶瓷型芯；
4)焙烧：将湿态陶瓷型芯装入装有氧化铝填料的烧钵中，而后将氧化铝烧钵放入箱式焙烧炉中进行焙烧。烧结制度：以1.5℃/min的升温速率升温至400℃；以2.5℃/min的升温速率升温至980℃；以2.6℃/min的升温速率升温至1180℃，保温6h，以0.8℃/min的降温速率冷却到980℃，然后随炉冷却至室温，获得一种谐波减速器复合陶瓷型轴承。
采用本实施例制备的一种谐波减速器复合陶瓷型轴承成型率为90.5％，高温强度为25.1mpa，溶蚀速率0.30g/min。
最后应当说明的是：以上实施例只为说明本发明的技术方案及特点，其目的在于让所属领域人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。