專利名稱：陶瓷滑動軸承及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳化硅陶瓷滑動軸承及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前滑動軸承多采用淬火鋼與巴氏合金組對配合使用。在高溫或腐蝕的工況則使用氧化鋁或碳化硅等陶瓷材料。陶瓷材料具有硬度高，耐磨損的特點(diǎn)，但陶瓷材料的韌性較差，耐沖擊性能較差，易碎裂。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決陶瓷滑動軸承強(qiáng)度低，韌性差，易碎裂的問題。提供了一種強(qiáng)度、韌性及硬度均較高的陶瓷滑動軸承及其制造方法。其目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種陶瓷滑動軸承，它的制造原料是由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅和碳化硼82％～98％、Al-Y系添加劑0.5％～15％、CeO2或La2O30.5％～3％。它的制造方法首先，采用球磨或攪拌的方法將碳化硅、碳化硼粉末等所有組分混合，而后用冷壓、冷等靜壓或注射成型等方法制成粉末坯，然后將粉末坯置于真空燒結(jié)爐中。先將真空爐抽成真空，再用氬氣沖洗后，升溫?zé)Y(jié)。升溫的速率為5～10℃，升溫到1750～2100℃后，保溫240～480分鐘。燒結(jié)在氬氣中進(jìn)行。由于上述組分在燒結(jié)過程中形成了硅、鋁、硼、釔等的復(fù)合相，這種復(fù)合相具有硬度高、耐磨損和韌性好等特點(diǎn)，因此克服了現(xiàn)有陶瓷軸承強(qiáng)度低、韌性差、易碎裂的問題。
本發(fā)明還提供另一種陶瓷滑動軸承，它的制造原料由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅和碳化硼72％～85％、Al-Y系添加劑0.5％～15％、CeO2或La2O30.5％～3％、石墨8％～12％。它的制造方法首先，采用球磨或攪拌的方法將碳化硅、碳化硼粉末、添加劑以及石墨粉等所有組分混合，而后用冷壓、冷等靜壓或注射成型等方法制成粉末坯，然后將粉末坯置于真空燒結(jié)爐中。先將真空爐抽成真空，再用氬氣沖洗后，升溫?zé)Y(jié)。升溫的速率為5～10℃，升溫到1850～2150℃后，保溫240～480分鐘。燒結(jié)在氬氣中進(jìn)行。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、耐磨性能提高。由于陶瓷軸承中加入了石墨，石墨做為潤滑劑使摩擦系數(shù)降低，從而使軸承的耐磨性能比目前所用技術(shù)制造的產(chǎn)品提高了30～50％，同時降低成本25～40％。2、韌性提高了30％左右，從而使軸承的抗沖擊性能提高。3、由于碳化硅陶瓷所具有的高溫性能，使軸承在高溫，特別是在無潤滑工況中使用的可靠性提高。
具體實(shí)施例方式
一它的制造原料是由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅和碳化硼82％～98％、Al-Y系添加劑0.5％～15％、CeO2或La2O30.5％～3％。它的制造方法首先，采用球磨或攪拌的方法將碳化硅、碳化硼粉末等所有組分混合，而后用冷壓、冷等靜壓或注射成型等方法制成粉末坯，然后將粉末坯置于真空燒結(jié)爐中。先將真空爐抽成真空，再用氬氣沖洗后，升溫?zé)Y(jié)。升溫的速率為5～10℃，升溫到1750～2100℃后，保溫240～480分鐘。燒結(jié)在氬氣中進(jìn)行。碳化硅和碳化硼的質(zhì)量比為12∶1至12∶1.5。
具體實(shí)施例方式
二本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是，它的制造原料是由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅和碳化硼82％～90％、Al-Y系添加劑8％～15％、CeO2或La2O31.5％～3％，其它與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施例方式
三本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是，它的制造原料是由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅和碳化硼91％～98％、Al-Y系添加劑0.5％～7.9％、CeO2或La2O30.5％～1.5％。其它與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施例方式
四它的制造原料是由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅粉末含84～90％，碳化硼粉末含6～7.5％，Al-Y添加劑為2～8％，CeO2或La2O3為0.5％。碳化硅粉末為β相占95％以上，粉末平均粒徑為0.5微米。碳化硼粉末的平均粒徑為1.0～3.5微米，純度大于96％。Al-Y添加劑分別為AlN或Al2O3和Y2O3粉末，它們的平均粒徑為0.6～3.0微米，純度為95～99.9％。將上述粉末置于球磨機(jī)的尼龍罐中混合，加入適量的酒精作為混合助劑。球磨機(jī)的料球?yàn)樘蓟鸫汕?。上述粉末在球磨機(jī)中混合6～24小時后，在70～90℃的流動氮?dú)庵泻娓善扑?，加入含量?～10％的聚乙烯醇水溶液作為粘合劑，再混合2～8小時后干燥破碎，過60～80目篩。進(jìn)行冷等靜壓成型，成型壓力為250～350MPa。而后將上述壓坯置于真空燒結(jié)爐中。先抽成真空，用氬氣沖洗三次后進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)在流動的氬氣中進(jìn)行，升溫速率為0.5～5℃/分鐘。在1870℃保溫240～480分鐘，得到燒結(jié)體的主要性能指標(biāo)為密度3.05g/cm3；硬度HV2520；四點(diǎn)抗彎強(qiáng)度670MPa；斷裂韌性KIC6.6MPam1/2。較無壓燒結(jié)的碳化硅軸承件的耐磨性提高42％，從而使軸承件的使用壽命提高75％，成本降低21％。
具體實(shí)施例方式
五本實(shí)施方式與實(shí)施方式四的不同點(diǎn)是，它的制造原料由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅粉末含80～84％碳化硼粉末含10％～14％，Al-Y添加劑為2～4％，CeO2或La2O3為2％，得到燒結(jié)體的主要性能指標(biāo)為密度3.02g/cm3；硬度HV2630；四點(diǎn)抗彎強(qiáng)度620MPa；斷裂韌性KIC6.1MPam1/2。較無壓燒結(jié)的碳化硅軸承件的耐磨性提高47％，從而使軸承件的使用壽命提高80％，成本降低19％。其它與實(shí)施方式四相同。
具體實(shí)施例方式
六它的制造原料由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅和碳化硼72％～85％、Al-Y系添加劑0.5％～15％、CeO2或La2O30.5％～3％、石墨8％～12％。它的制造方法首先，采用球磨或攪拌的方法將碳化硅、碳化硼粉末、添加劑以及石墨粉等所有組分混合，而后用冷壓、冷等靜壓或注射成型等方法制成粉末坯，然后將粉坯置于真空燒結(jié)爐中。先將真空爐抽成真空，再用氬氣沖洗后，升溫?zé)Y(jié)。升溫的速率為5～10℃，升溫到1850～2150℃后，保溫240～480分鐘。燒結(jié)在氬氣中進(jìn)行。
具體實(shí)施例方式
七它的制造原料是由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅粉末含67～72％，碳化硼粉末含5.5～6.0％，Al-Y添加劑為10～12％，CeO2或La2O3為3％，石墨粉為8～12％。碳化硅粉末為β相占95％以上，粉末平均粒徑為0.5微米。碳化硼粉末的平均粒徑為1.0～3.5微米，純度大于96％。Al-Y添加劑分別為AlN或Al2O3和Y2O3粉末，它們的平均粒徑為0.6～3.0微米，純度為95～99.9％。石墨粉的平均粒度為20～100μm，純度大于99％。將上述粉末置于球磨機(jī)的尼龍罐中混合，加入適量的酒精作為混合助劑。球磨機(jī)的料球?yàn)樘蓟鸫汕?。上述粉末在球磨機(jī)中混合6～24小時后，在70～90℃的流動氮?dú)庵泻娓善扑椋尤胭|(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～10％的聚乙烯醇水溶液作為粘合劑，再混合2～8小時后干燥破碎，過60～80目篩。進(jìn)行冷等靜壓成型，成型壓力為300～350MPa。而后將上述壓坯置于真空燒結(jié)爐中。先抽成真空，用氬氣沖洗三次后進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)在流動的氬氣中進(jìn)行，氬氣流量為15升/分鐘。升溫速率為0.5～5℃/分鐘。在1970℃保溫240～480分鐘，得到燒結(jié)體的主要性能指標(biāo)為密度2.85g/cm3；硬度HV2240；四點(diǎn)抗彎強(qiáng)度420MPa；斷裂韌性KIC42MPam1/2。與無壓燒結(jié)的碳化硅軸承件組對，其摩擦系數(shù)降低26％，從而使軸承組件的耐磨性提高120％，整套軸承的制造成本降低42％。
具體實(shí)施例方式
八本實(shí)施方式與實(shí)施方式七的不同點(diǎn)是，它的制造原料由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅粉末含70～72％，碳化硼粉末含6.5～7％，Al-Y添加劑為12～15％，CeO2或La2O3為0.5％，石墨粉為8～9％，得到燒結(jié)體的主要性能指標(biāo)為密度2.90g/cm3；硬度HV2320；四點(diǎn)抗彎強(qiáng)度450MPa；斷裂韌性KIC4.4MPam1/2。與無壓燒結(jié)的碳化硅軸承件組對，其摩擦系數(shù)降低22％，從而使軸承組件的耐磨性提高97％，整套軸承的制造成本降低39％。其它與實(shí)施方式七相同。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷滑動軸承，其特征是它的制造原料是由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅和碳化硼82％～98％、Al-Y系添加劑0.5％～15％、CeO2或La2O30.5％～3％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷滑動軸承，其特征是它的制造原料是由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅和碳化硼82％～90％、Al-Y系添加劑8％～15％、CeO2或La2O31.5％～3％，碳化硅和碳化硼的質(zhì)量比為12∶1至12∶1.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷滑動軸承，其特征是它的制造原料是由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅和碳化硼91％～98％、Al-Y系添加劑0.5％～7.9％、CeO2或La2O30.5％～1.5％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷滑動軸承，其特征是它的制造原料是由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅粉末含84～90％，碳化硼粉末含6～7.5％，Al-Y添加劑為2～8％，CeO2或La2O3為0.5％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷滑動軸承，其特征是它的制造原料由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅粉末含80～84％碳化硼粉末含10％～14％，Al-Y添加劑為2～4％，CeO2或La2O3為2％。
6.一種陶瓷滑動軸承的制造方法，其特征是首先采用球磨或攪拌的方法將碳化硅、碳化硼粉末等所有組分混合，而后用冷壓、冷等靜壓或注射成型等方法制成粉末坯，然后將粉末坯置于真空燒結(jié)爐中，先將真空爐抽成真空，再用氬氣沖洗后，升溫?zé)Y(jié)，升溫的速率為5～10℃，升溫到1750～2100℃后，保溫240～480分鐘，燒結(jié)在氬氣中進(jìn)行。
7.一種陶瓷滑動軸承，其特征是它的制造原料由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅和碳化硼72％～85％、Al-Y系添加劑0.5％～15％、CeO2或La2O30.5％～3％、石墨8％～12％。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陶瓷滑動軸承，其特征是它的制造原料由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅粉末含67～72％碳化硼粉末含5.5～6.0％，Al-Y添加劑為10～12％，CeO2或La2O3為3％，石墨粉為8～12％。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陶瓷滑動軸承，其特征是它的制造原料由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅粉末含70～72％碳化硼粉末含6.5～7％，Al-Y添加劑為12～15％，CeO2或La2O3為0.5％，石墨粉為8～9％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的陶瓷滑動軸承，其特征是Al-Y添加劑分別為AlN或Al2O3和Y2O3粉末。
全文摘要
本發(fā)明公開一種碳化硅陶瓷滑動軸承及其制造方法。它的制造原料是由下列質(zhì)量百分比的組分組成碳化硅和碳化硼82％～98％、Al－Y系添加劑0.5％～15％、CeO
文檔編號C04B35/64GK1552668SQ200310107760
公開日2004年12月8日 申請日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者李文輝, 李文新 申請人:李文輝, 李文新