專利名稱：一種陶瓷軸承內外圈快速燒結的方法
技術領域：
本發明涉及一種陶瓷軸承的制備方法，尤其是涉及一種陶瓷軸承內外圈快速燒結的方法。
背景技術：
共所周知，陶瓷幾乎不怕腐蝕，所以，陶瓷滾動軸承適宜于在布滿腐蝕性介質的惡 劣條件下作業。由于陶瓷滾動小球的密度比鋼低，重量要輕得多，因此轉動時對外圈的離心 作用可降低40%，進而使用壽命大大延長。同時，由于陶瓷受熱脹冷縮的影響比鋼小，因而 在軸承的間隙一定時，可允許軸承在溫差變化較為劇烈的環境中工作；由于陶瓷的彈性模 量比鋼高，受力時不易變形，因此有利于提高工作速度。常見的陶瓷軸承內外圈制備工藝有無壓燒結和熱壓燒結。1)無壓燒結。無壓燒結 是先經過干壓成型——等靜壓，或者直接進行等靜壓成型后，進行無壓燒結，再做進一步加 工。該方法的缺陷是工作周期長，燒結溫度較高，特別是成型過程中各部位的收縮量不可 控制，次品率、加工余量和加工成本高。2)熱壓燒結。熱壓燒結是將原料粉體直接放入石墨 模具中，在一定壓力下，進行燒結，對最終產品尺寸有了很好控制。該方法的缺陷是熱壓過 程中壓力較大，對石墨模具材料要求高，生產周期長，能源消耗大，生產效率較低。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種陶瓷軸承內外圈快速燒結的方法；該方法采 用放電等離子燒結(以后申請文件中簡稱為SPS)工藝制備陶瓷軸承內外圈的技術；所述 SPS工藝采用電脈沖加熱，具有很高的燒結活化效應，并且有顯著抑制晶粒長大等特點；所 以，SPS工藝可以用比無壓燒結和熱壓燒結更低的溫度和壓力下，實現軸承內外圈的快速燒 結；可以充分解決陶瓷軸承內圈和外圈在燒結后加工余量大的問題，有利于縮短生產周期。為解決上述技術問題，本發明一種陶瓷軸承內外圈快速燒結的方法，包括如下步 驟1)根據所要生產軸承圈的尺寸，制備相應尺寸的石墨模具；2)稱取常規用量的陶瓷粉料&02、SiC、Si3N4或Al2O3中的一種或多種任意比例的 混合物，裝入到石墨模具中，然后放入SPS燒結爐內；經加熱，加壓，保溫后即可得到陶瓷 軸承內外圈。進一步地，所述步驟2)中，將石墨模具放入SPS燒結爐內，加熱時升溫速率在 100-4000C /min之間，加熱到1300-2000°C，壓力在10_40MPa之間，保持5-15分鐘，自然冷
卻至室溫，取出即可。進一步地，所述步驟2)中，SPS燒結爐加熱采用電脈沖加熱。本發明具有如下有益效果本發明采用放電等離子燒結工藝制備陶瓷軸承內外圈 的技術；SPS工藝采用電脈沖加熱，具有很高的燒結活化效應，并且有顯著抑制晶粒長大等 特點；本發明用比無壓燒結和熱壓燒結更低的溫度和壓力，實現了軸承內外圈的快速燒結；充分解決了陶瓷軸承內圈和外圈在燒結后加工余量大的問題，縮短了生產周期。
具體實施例方式實施例11)根據生產外徑53mm、內徑47mm的圓環軸承圈，制備出相應尺寸的石墨模具；2)稱取&02 IOg和Al2O3 30g ；將前述原料共40克的陶瓷粉料均勻混合物裝入到石墨模具中，然后放入SPS燒結爐內；加熱時升溫速率為100°C /min，加熱到1300°C，壓力 為1 OMPa，保持15分鐘；3)自然冷卻后將燒結體從SPS燒結爐內取出，即得到&02、SiC、Si3N4和Al2O3混 合原料陶瓷軸承外圈。實施例21)根據生產外徑53mm、內徑47mm的圓環軸承圈，制備出相應尺寸的石墨模具；2)稱取SiC 40g、和Si3N4 20g ；將前述二種原料共60克的陶瓷粉料均勻混合物裝 入到石墨模具中，然后放入SPS燒結爐內；加熱時升溫速率為200°C /min，加熱到1500°C， 壓力為20MPa，保持8分鐘；3)自然冷卻后將燒結體從SPS燒結爐內取出，即得到SiC、和Si3N4混合原料陶瓷 軸承外圈。實施例31)根據生產外徑53mm、內徑47mm的圓環軸承圈，制備出相應尺寸的石墨模具；2)稱取&02 3 5g、和SiC 15g ；將前述兩種原料共50克的陶瓷粉料混合物裝入到 石墨模具中，然后放入SPS燒結爐內；加熱時升溫速率為300°C /min,加熱到1700°C，壓力 為30MPa，保持1 2分鐘;3)自然冷卻后將燒結體從SPS燒結爐內取出，即得到ZrO2和SiC混合原料陶瓷軸 承外圈。實施例41)根據生產外徑53mm、內徑47mm的圓環軸承圈，制備出相應尺寸的石墨模具；2)稱取60g的&02粉；將&02粉裝入到石墨模具中，然后放入SPS燒結爐內；力口 熱時升溫速率為150°C /min，加熱到1400°C，壓力為25MPa，保持5分鐘；3)自然冷卻后將燒結體從SPS燒結爐內取出，即得到&02原料陶瓷軸承外圈。實施例51)根據生產外徑53mm、內徑47mm的圓環軸承圈，制備出相應尺寸的石墨模具；2)稱取32g的碳化硅粉；將碳化硅粉裝入到石墨模具中，然后放入SPS燒結爐內； 加熱時升溫速率為300°C /min，加熱到1800°C，壓力為30MPa，保持5分鐘；3)自然冷卻后將燒結體從SPS燒結爐內取出，即得到碳化硅陶瓷軸承外圈。實施例61)根據生產外徑53mm、內徑47mm的圓環軸承圈，制備出相應尺寸的石墨模具；2)稱取50g的Al2O3粉；將50克Al2O3粉裝入到石墨模具中，然后放入SPS燒結爐 內；加熱時升溫速率為4000C /min，加熱到1500°C，壓力為40MPa，保持1 5分鐘；3)自然冷卻后將燒結體從SPS燒結爐內取出，即得到Al2O3粉陶瓷軸承外圈。
做為本領域的技術人員都了解，根據不同尺寸要求的圓環軸承圈，所要求的陶瓷 原料粉的重量是可變化的，但這種變化對本領域的技術人員而言是常規技術，本發明不再 贅述。顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可 以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發 明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。
權利要求
一種陶瓷軸承內外圈快速燒結的方法，其特征在于，包括如下步驟1)根據所要生產軸承圈的尺寸，制備相應尺寸的模具；2)稱取常規用量的陶瓷粉料ZrO2、SiC、Si3N4或Al2O3中的一種或多種任意比例的混合物， 裝入到模具中，然后放入SPS燒結爐內；經加熱，加壓，保溫后即可得到陶瓷軸承內外圈。
2.根據權利要求1所述一種陶瓷軸承內外圈快速燒結的方法，其特征在于所述模具 采用石墨材質。
3.根據權利要求2所述一種陶瓷軸承內外圈快速燒結的方法，其特征在于所述步 驟2)中，將石墨模具放入SPS燒結爐內，加熱時升溫速率在100-400°C /min之間，加熱到 1300-2000°C，壓力在10-40MPa之間，保持5-15分鐘，自然冷卻至室溫，取出即可。
4.根據權利要求1、2或3所述一種陶瓷軸承內外圈快速燒結的方法，其特征在于所 述步驟2)中，SPS燒結爐加熱采用電脈沖加熱。
全文摘要
一種陶瓷軸承內外圈快速燒結的方法，包括如下步驟1)根據所要生產軸承圈的尺寸，制備相應尺寸的石墨模具；2)稱取常規用量的陶瓷粉料ZrO2、SiC、Si3N4或Al2O3中的一種或多種任意比例的混合物，裝入到石墨模具中，然后放入SPS燒結爐內；經加熱，加壓，保溫后即可得到陶瓷軸承內外圈。本發明采用放電等離子燒結工藝制備陶瓷軸承內外圈的技術；SPS工藝采用電脈沖加熱，具有很高的燒結活化效應，并且有顯著抑制晶粒長大等特點；本發明用比無壓燒結和熱壓燒結更低的溫度和壓力，實現了軸承內外圈的快速燒結；充分解決了陶瓷軸承內圈和外圈在燒結后加工余量大的問題，縮短了生產周期。
文檔編號F16C33/64GK101811877SQ200910210360
公開日2010年8月25日 申請日期2009年10月30日 優先權日2009年10月30日
發明者支金猛, 李樹瞻, 楊學農, 田燕, 蒲錫鵬 申請人:山東華夏特陶股份有限公司