一種高性能釔鋯陶瓷軸承球及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術涉及了一種高性能釔鋯陶瓷軸承球及其制備方法，屬于結構陶瓷領域。本發(fā)明專利技術采用亞微米級的氧化釔粉和氧化鋯粉，添加多種高分子作為分散劑、粘結劑、潤滑劑、保濕劑，通過高速攪拌分散后采用噴霧造粒工藝獲得實心球形，粒度分布好、流動性好的造粒料。造粒料通過雙向壓制后的球坯還需經(jīng)過冷等靜壓處理得到陶瓷球素坯。陶瓷球素坯經(jīng)過烘干水分后進行燒結，在冷卻時控制冷卻速度后即可獲得高性能的釔鋯陶瓷球。本發(fā)明專利技術具有工藝操作簡單、工藝可靠性高，可實現(xiàn)低成本批量化生產(chǎn)。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及釔鋯陶瓷球，具體的說是。
技術介紹
隨著軸承行業(yè)的發(fā)展，軸承的滾動體材料逐漸從鋼制滾動體發(fā)展到陶瓷滾動體。陶瓷滾動體與鋼制滾動體相比，具有密度小、硬度高、無磁性、高絕緣、耐腐蝕、壽命長等特點，目前能夠作為陶瓷滾動體的陶瓷材料主要是釔鋯陶瓷、氧化鋁、氮化硅和碳化硅材料。氧化鋁和碳化硅材料由于其力學性能尤其是斷裂韌性很低，只能適用于低端的低速軸承。釔鋯陶瓷和氮化硅陶瓷具有較好的綜合力學性能，是陶瓷軸承滾動體的首選材料。與氮化硅陶瓷相比，釔鋯陶瓷具有與軸承鋼相當?shù)膹椥阅Ａ亢蜔崤蛎浵禂?shù)，且斷裂韌性高，在價格上制備成本僅為氮化硅陶瓷的三分之一，因此釔鋯陶瓷軸承球具有很好的應用前景和市場容量。目前，釔鋯陶瓷軸承球主要采用干壓法成球，然后在高溫爐中燒結而成。該種方法·制備的釔鋯陶瓷軸承球存在素坯密度低，且密度分布很不均勻，這容易在燒結過程中造成局部收縮不一致，導致燒結性能低。本專利技術通過在釔鋯陶瓷粉體制備過程中加入漿料穩(wěn)定齊U，粘結劑、潤滑劑、保濕劑等高分子添加物，制備出流動性好、成分均勻的漿料。這種漿料經(jīng)過噴霧造粒設備后形成顆粒級搭配較好的球形顆粒。將造粒好的粉料裝入模具經(jīng)過鋼模壓制制成素坯，再將素坯進行冷等靜壓壓制后，經(jīng)過燒結制成釔鋯陶瓷軸承球。該方法制備的釔鋯陶瓷球具有致密性高、組織均勻、性能優(yōu)異的特點，且工藝操作簡單，工藝可靠性高，可以實現(xiàn)批量化生產(chǎn)。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的在于提供，采用該方法制備的釔鋯陶瓷軸承球具有密度高、性能優(yōu)異、尺寸易于控制、可以批量生產(chǎn)等特點。本專利技術的技術方案是一種高性能釔鋯陶瓷軸承球，其特征在于按質(zhì)量分數(shù)計，其成分由85-96. 5%的氧化鋯和3. 5-15%氧化釔組成。所述釔鋯陶瓷軸承球的相對致密度彡99. 2%，三點抗彎強度彡1200MPa,斷裂韌性彡12MPamO. 5，維氏硬度彡1300。一種高性能釔鋯陶瓷軸承球的制備方法，其特征在于以氧化鋯粉和氧化釔粉為基本原料，經(jīng)過漿料配置、噴霧造粒、壓制成型、冷等靜壓處理、燒結過程制備，具體制備過程如下I)漿料制備將氧化鋯粉、氧化釔粉、溶劑(去離子水或蒸餾水)按比例混合，再加入一定比例的漿料穩(wěn)定劑、粘結劑、潤滑劑、保濕劑，經(jīng)過高速循環(huán)攪拌磨混合4-6小時后過50-150目篩網(wǎng)，即制得漿料。其中所述的氧化鋯粉、氧化釔粉為亞微米粉，粒徑D5tl < O. 5um ；所述的氧化鋯粉、氧化釔粉重量百分比為85-96. 5% 3. 5-15% ；所述的混合粉體與溶劑的重量百分比為80-85% 15-20% ；所述的漿料穩(wěn)定劑為檸檬酸銨，其加入質(zhì)量為混合粉體質(zhì)量的O. 5-1. 5% ；所述的粘結劑為聚乙烯醇或聚乙二醇,其加入重量為混合粉料重量的O. 5-1% ；所述的潤滑劑為油酸，其加入重量為混合粉料重量的O. 5-1% ；所述的保濕劑為丙三醇，其加入重量為混合粉料重量的O. 5_1%。2)噴霧造粒 將所制備的漿料經(jīng)過開式噴霧造粒設備進行造粒，造粒溫度在180-20(TC，造粒粉料的顆粒呈實心球形狀，顆粒大小在20-150um之間。3)壓制成型造粒后的粉料在自動分料成型機上進行雙向壓制，壓制壓力為5_20MPa。4)冷等靜壓處理壓制成型后的毛坯經(jīng)過真空封裝后需進行冷等靜壓處理，壓制壓力為100-200MPa，保壓時間 30-120S。5)燒結將素坯放入坩堝中，在烘箱中80-120°C保溫8_12hr后除去所含水分，然后放入燒結設備中升溫至1500-1650°C燒結，保溫時間在O. 5-2小時。同時降溫速率< 100°C /h,降溫后即得釔鋯陶瓷軸承球。與現(xiàn)有技術相比，本專利技術至少具有以下幾個有益效果I)采用亞微米級的氧化鋯粉料和氧化釔粉料能夠降低燒結溫度，同時獲得晶粒尺寸較小且均勻的微觀結構組織。2)在漿料制備過程中，加入一定量的穩(wěn)定劑、粘結劑、潤滑劑、保濕劑能后漿料在噴霧過程中不分層，且噴霧造粒后粉料能夠含有一定的水分。在造粒粉料的雙向壓制過程中球坯不分層、不破裂，并能與模具有較好的潤滑性。3)采用冷等靜壓處理，能夠提高球坯燒結時的起始密度，降低燒結溫度和燒結收縮率。4)在燒結過程中控制降溫過程，能夠緩慢釋放燒結應力，降低球坯燒結過程中產(chǎn)生裂紋等缺陷。具體實施例以下參照具體的實施例來說明本專利技術。本領域技術人員能夠理解，這些實施例僅用于說明本專利技術，其不以任何方式限制本專利技術的范圍。實施例I將重量為96. 5kg的氧化鋯粉、3. 5Kg的氧化釔粉，去離子水25Kg放入循環(huán)攪拌磨中攪拌，在攪拌初期加入檸檬酸銨O. 5Kg，聚乙二醇O. 5Kg，油酸O. 5Kg，丙三醇O. 5Kg，攪拌4hr后過50目曬網(wǎng)，即得混合漿料。將混合漿料通過開式噴霧設備進行造粒，造粒溫度為180°C，造粒顆粒成實心球型，粒徑在80-100um。將造粒粉料通過雙向壓制設備，壓制壓力為5MPa，成型為球坯，再將這些球坯真空封裝后進行冷等靜壓壓制，壓制壓力lOOMPa，保壓時間120s，即得釔鋯陶瓷球素坯。將陶瓷球素坯裝入坩堝中置入烘箱中在80°C保溫IOhr后取出放入燒結爐中進行燒結，燒結溫度1500°C，保溫Ihr后開始降溫，降溫速率為90°C /h，將至1000°C時隨爐降溫，即得釔鋯陶瓷球。其性能為相對致密度99. 2%，三點抗彎強度1200MPa，斷裂韌性 12. IMPamO. 5，維氏硬度 1300。實施例2將重量為85kg的氧化鋯粉、15Kg的氧化釔粉，去離子水17. 6Kg放入循環(huán)攪拌磨中攪拌，在攪拌初期加入檸檬酸銨I. 5Kg，聚乙二醇lKg，油酸O. 75Kg，丙三醇O. 6Kg，攪拌6hr后過100目曬網(wǎng)，即得混合漿料。將混合漿料通過開式噴霧設備進行造粒，造粒溫度為200°C，造粒顆粒成實心球型，粒徑在20-70um。將造粒粉料通過雙向壓制設備，壓制壓力為20MPa,成型為球坯，再將這些球坯真空封裝后進行冷等靜壓壓制，壓制壓力200MPa，保壓時間30s即得釔鋯陶瓷球素坯。將陶瓷球素坯裝入坩堝中置入烘箱中在120°C保溫12hr后 取出放入燒結爐中進行燒結，燒結溫度1650°C，保溫O. 5hr后開始降溫，降溫速率為80°C /h，將至1000°C時隨爐降溫，即得釔鋯陶瓷球。其性能為相對致密度99. 4%，三點抗彎強度1270MPa，斷裂韌性 12. 8MPamO. 5，維氏硬度 1370。實施例3將重量為94. 6kg的氧化鋯粉、5. 4Kg的氧化釔粉，去離子水20Kg放入循環(huán)攪拌磨中攪拌，在攪拌初期加入檸檬酸銨O. 7Kg，聚乙烯醇O. 5Kg，油酸lKg，丙三醇O. 7Kg，攪拌5hr后過150目曬網(wǎng)，即得混合漿料。將混合漿料通過開式噴霧設備進行造粒，造粒溫度為190°C，造粒顆粒成實心球型，粒徑在80-120um。將造粒粉料通過雙向壓制設備，壓制壓力為13MPa，成型為球坯，再將這些球坯真空封裝后進行冷等靜壓壓制，壓制壓力150MPa，保壓時間90s，即得釔鋯陶瓷球素坯。將陶瓷球素坯裝入坩堝中置入烘箱中在100°C保溫Shr后取出放入燒結爐中進行燒結，燒結溫度1550°C，保溫2hr后開始降溫，降溫速率為70°C /h，將至1000°C時隨爐降溫，即得釔鋯陶瓷球。其性能為相對致密度99. 4%，三點抗彎強度1本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種高性能釔鋯陶瓷軸承球，其特征在于：按質(zhì)量分數(shù)計，其成分由85?96.5％的氧化鋯和3.5?15％氧化釔組成。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：蔡報貴，任修明，毛華云，張錦紅，張毅，吳君國，滕飛，
申請(專利權)人：江西金力永磁科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：