本發(fā)明涉及粉體研磨領(lǐng)域，詳細(xì)地講是一種制作碳化硅陶瓷微珠的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
目前，熔融法對(duì)陶瓷材料體系下，主要用于碳化鎢和硅酸鋯材料體系，不能用于碳化硅陶瓷微珠的成型；滾動(dòng)成型采用“行星式”旋轉(zhuǎn)裝置，將粘合劑PVA和陶瓷粉放入特定的旋轉(zhuǎn)盤中，轉(zhuǎn)動(dòng)得到粒徑在0.1mm—2mm的微珠，這種方法工藝簡(jiǎn)單，但所制備的陶瓷微珠圓度較差，容易出現(xiàn)脫皮和破裂現(xiàn)象；注模成型需要將陶瓷漿料注入模具中，雖然可以克服滾動(dòng)法帶來的空心，分層，致密性差等缺點(diǎn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，但是對(duì)于1mm以下的陶瓷微珠，生產(chǎn)效率低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種制作碳化硅陶瓷微珠的生產(chǎn)工藝, 該陶瓷微珠具有低密度、高硬度、低摩擦系數(shù)，耐磨、自潤(rùn)滑及剛性好等，廣泛地用于粉體磨介球。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種制作碳化硅陶瓷微珠的生產(chǎn)工藝，其特征在于：
1）陶瓷原料的制備：將陶瓷原料過130目篩后，按照比例配成漿料混合均勻，置于砂磨機(jī)中球磨7h，經(jīng)過噴霧造粒干燥后過篩；
其中，所述的陶瓷原料按照質(zhì)量百分比計(jì)，由如下組分組成：
α-SiC粉 75%-90%
SiO２ 3%-7%
Al2O3 5%-7%
TiN 0.1%-3%
酚醛樹脂 0.5%-1%
HT樹脂 0.4%-5%
油酸 0.1%-1%
B4C 0.9%-1%；
2）注漿滾動(dòng)成型：采用“行星式”旋轉(zhuǎn)裝置，在同一個(gè)轉(zhuǎn)盤中將粘合劑PVA注入陶瓷原料，利用粘合劑PVA在介質(zhì)中成球并固化，直接成型致密的粒徑在0.1—2mm的坯珠；
3）冷等靜壓：在200兆帕壓力下，對(duì)填入海綿中的坯珠進(jìn)行冷等靜壓，時(shí)間2-10分鐘；
4）脫膠工序：將冷等靜壓后的坯珠置于脫膠爐中，升溫至1200℃時(shí)逐漸降溫至室溫，其中在450℃—1100℃之間保溫1小時(shí)，12小時(shí)可以完成脫膠工序；
5）燒結(jié)：真空高溫?zé)Y(jié)爐中，將所得坯珠置于坩堝中，以15℃/min的升溫速度進(jìn)行燒結(jié)，其中燒結(jié)溫度1050～1150℃，燒結(jié)時(shí)間3～4小時(shí)，繼續(xù)升溫至1350℃，其中在1150℃-1350℃保溫2-6小時(shí)，停止加熱，冷卻至室溫, 生產(chǎn)陶瓷微珠坯球；
6）研磨拋光：將所得陶瓷微珠坯球進(jìn)行研磨和拋光生產(chǎn)陶瓷微珠，陶瓷微珠的球度不超過0.08微米，表面粗糙度不超過0.008微米，方法如下：
a.粗磨：載荷壓力3—20N/珠，所用粗磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為20—100um，金剛石顆粒圓度為0.2—0.6；
b.精磨：載荷壓力0.5—3N/珠，所用精磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為1—10um，金剛石顆粒圓度為0.6—0.7；
c.拋光磨：載荷壓力0.1—0.5N/珠，所用拋光磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為0.01-1um，金剛石顆粒圓度為0.70—0.85。
所述的粗磨研磨劑、精磨研磨劑和拋光磨研磨劑與研磨基質(zhì)的質(zhì)量比例均為1：1—1：6，所述研磨基質(zhì)為水。
所述的粗磨研磨劑、精磨研磨劑和拋光磨研磨劑按質(zhì)量百分比組成都為：
金剛石顆粒 25%
分散劑 70%
氧化鈰 0.5%
三聚磷酸鈉 0.5%
硅酸鈉 3.5%
十二烷基磺酸鈉 0.5%。
所述的分散劑為檸檬酸銨。
本發(fā)明的有益效果是，該工藝包括：配方料的制備、碳化硅陶瓷微珠成型、冷等靜壓、脫膠、燒結(jié)和研磨六個(gè)步驟。成型步驟；燒結(jié)步驟可以實(shí)現(xiàn)在常壓下燒結(jié)碳化硅陶瓷微珠，在真空燒結(jié)碳化硅陶瓷微珠；研磨步驟包括各個(gè)階段的研磨劑，含有粗磨研磨劑、精磨研磨劑和拋光磨研磨劑。這些研磨劑在研磨的各個(gè)階段中配合使用，可達(dá)到研磨效率高、對(duì)陶瓷體污染少、減少研磨時(shí)間的效果。該陶瓷微珠具有低密度、高硬度、低摩擦系數(shù)，耐磨、自潤(rùn)滑及剛性好等，廣泛地用于粉體磨介球。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一：
1）陶瓷原料的制備：將陶瓷原料過130目篩后，按照比例配成漿料混合均勻，置于砂磨機(jī)中球磨7h，經(jīng)過噴霧造粒干燥后過篩；
其中，所述的陶瓷原料按照質(zhì)量百分比計(jì)，由如下組分組成：
α-SiC粉 75%
SiO２ 7%
Al2O3 7%
TiN 3%
酚醛樹脂 1%
HT樹脂 5%
油酸 1%
B4C 1%。
2）注漿滾動(dòng)成型：采用“行星式”旋轉(zhuǎn)裝置，在同一個(gè)轉(zhuǎn)盤中將粘合劑PVA注入陶瓷原料，利用粘合劑PVA在介質(zhì)中成球并固化，直接成型致密的粒徑在0.1—2mm的坯珠。
3）冷等靜壓：在200兆帕壓力下，對(duì)填入海綿中的坯珠進(jìn)行冷等靜壓，時(shí)間2分鐘。
4）脫膠工序：將冷等靜壓后的坯珠置于脫膠爐中，升溫至1200℃時(shí)逐漸降溫至室溫，其中在450℃—1100℃之間保溫1小時(shí)，12小時(shí)可以完成脫膠工序。
5）燒結(jié)：真空高溫?zé)Y(jié)爐中，將所得坯珠置于坩堝中，以15℃/min的升溫速度進(jìn)行燒結(jié)，其中燒結(jié)溫度1050～1150℃，燒結(jié)時(shí)間3小時(shí)，繼續(xù)升溫至1350℃，其中在1150℃-1350℃保溫2小時(shí)，停止加熱，冷卻至室溫, 生產(chǎn)陶瓷微珠坯球。
6）研磨拋光：將所得陶瓷微珠坯球進(jìn)行研磨和拋光生產(chǎn)陶瓷微珠，陶瓷微珠的球度不超過0.08微米，表面粗糙度不超過0.008微米，方法如下：
a.粗磨：載荷壓力3N/珠，所用粗磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為20um，金剛石顆粒圓度為0.2；
b.精磨：載荷壓力0.5N/珠，所用精磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為1um，金剛石顆粒圓度為0.6；
c.拋光磨：載荷壓力0.1N/珠，所用拋光磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為0.01um，金剛石顆粒圓度為0.70。
所述的粗磨研磨劑、精磨研磨劑和拋光磨研磨劑與研磨基質(zhì)的質(zhì)量比例均為1：1，所述研磨基質(zhì)為水。
所述的粗磨研磨劑、精磨研磨劑和拋光磨研磨劑按質(zhì)量百分比組成都為：
金剛石顆粒 25%
分散劑 70%
氧化鈰 0.5%
三聚磷酸鈉 0.5%
硅酸鈉 3.5%
十二烷基磺酸鈉 0.5%
所述的分散劑為檸檬酸銨。
實(shí)施例二：
1）陶瓷原料的制備：將陶瓷原料過130目篩后，按照比例配成漿料混合均勻，置于砂磨機(jī)中球磨7h，經(jīng)過噴霧造粒干燥后過篩；
其中，所述的陶瓷原料按照質(zhì)量百分比計(jì)，由如下組分組成：
α-SiC粉 90%
SiO２ 3%
Al2O3 5%
TiN 0.1%
酚醛樹脂 0.5%
HT樹脂 0.4%
油酸 0.1%
B4C 0.9%。
2）注漿滾動(dòng)成型：采用“行星式”旋轉(zhuǎn)裝置，在同一個(gè)轉(zhuǎn)盤中將粘合劑PVA注入陶瓷原料，利用粘合劑PVA在介質(zhì)中成球并固化，直接成型致密的粒徑在0.1—2mm的坯珠。
3）冷等靜壓：在200兆帕壓力下，對(duì)填入海綿中的坯珠進(jìn)行冷等靜壓，時(shí)間10分鐘。
4）脫膠工序：將冷等靜壓后的坯珠置于脫膠爐中，升溫至1200℃時(shí)逐漸降溫至室溫，其中在450℃—1100℃之間保溫1小時(shí)，12小時(shí)可以完成脫膠工序。
5）燒結(jié)：真空高溫?zé)Y(jié)爐中，將所得坯珠置于坩堝中，以15℃/min的升溫速度進(jìn)行燒結(jié)，其中燒結(jié)溫度1050～1150℃，燒結(jié)時(shí)間4小時(shí)，繼續(xù)升溫至1350℃，其中在1150℃-1350℃保溫6小時(shí)，停止加熱，冷卻至室溫, 生產(chǎn)陶瓷微珠坯球。
6）研磨拋光：將所得陶瓷微珠坯球進(jìn)行研磨和拋光生產(chǎn)陶瓷微珠，陶瓷微珠的球度不超過0.08微米，表面粗糙度不超過0.008微米，方法如下：
a.粗磨：載荷壓力20N/珠，所用粗磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為100um，金剛石顆粒圓度為0.6；
b.精磨：載荷壓力3N/珠，所用精磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為10um，金剛石顆粒圓度為0.7；
c.拋光磨：載荷壓力0.5N/珠，所用拋光磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為1um，金剛石顆粒圓度為0.85。
所述的粗磨研磨劑、精磨研磨劑和拋光磨研磨劑與研磨基質(zhì)的質(zhì)量比例均為1：6，所述研磨基質(zhì)為水。
所述的粗磨研磨劑、精磨研磨劑和拋光磨研磨劑按質(zhì)量百分比組成都為：
金剛石顆粒 25%
分散劑 70%
氧化鈰 0.5%
三聚磷酸鈉 0.5%
硅酸鈉 3.5%
十二烷基磺酸鈉 0.5%
所述的分散劑為檸檬酸銨。
實(shí)施例三：
1）陶瓷原料的制備：將陶瓷原料過130目篩后，按照比例配成漿料混合均勻，置于砂磨機(jī)中球磨7h，經(jīng)過噴霧造粒干燥后過篩；
其中，所述的陶瓷原料按照質(zhì)量百分比計(jì)，由如下組分組成：
α-SiC粉 80%
SiO２ 6%
Al2O3 6%
TiN 2%
酚醛樹脂 0.6%
HT樹脂 4%
油酸 0.5%
B4C 0.9%。
2）注漿滾動(dòng)成型：采用“行星式”旋轉(zhuǎn)裝置，在同一個(gè)轉(zhuǎn)盤中將粘合劑PVA注入陶瓷原料，利用粘合劑PVA在介質(zhì)中成球并固化，直接成型致密的粒徑在0.1—2mm的坯珠。
3）冷等靜壓：在200兆帕壓力下，對(duì)填入海綿中的坯珠進(jìn)行冷等靜壓，時(shí)間8分鐘。
4）脫膠工序：將冷等靜壓后的坯珠置于脫膠爐中，升溫至1200℃時(shí)逐漸降溫至室溫，其中在450℃—1100℃之間保溫1小時(shí)，12小時(shí)可以完成脫膠工序。
5）燒結(jié)：真空高溫?zé)Y(jié)爐中，將所得坯珠置于坩堝中，以15℃/min的升溫速度進(jìn)行燒結(jié)，其中燒結(jié)溫度1050～1150℃，燒結(jié)時(shí)間4小時(shí)，繼續(xù)升溫至1350℃，其中在1150℃-1350℃保溫4小時(shí)，停止加熱，冷卻至室溫, 生產(chǎn)陶瓷微珠坯球。
6）研磨拋光：將所得陶瓷微珠坯球進(jìn)行研磨和拋光生產(chǎn)陶瓷微珠，陶瓷微珠的球度不超過0.08微米，表面粗糙度不超過0.008微米，方法如下：
a.粗磨：載荷壓力15N/珠，所用粗磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為50um，金剛石顆粒圓度為0.4；
b.精磨：載荷壓力2N/珠，所用精磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為6um，金剛石顆粒圓度為0.6；
c.拋光磨：載荷壓力0.3N/珠，所用拋光磨研磨劑中，金剛石顆粒的粒度為0.1um，金剛石顆粒圓度為0.75。
所述的粗磨研磨劑、精磨研磨劑和拋光磨研磨劑與研磨基質(zhì)的質(zhì)量比例均為1：4，所述研磨基質(zhì)為水。
所述的粗磨研磨劑、精磨研磨劑和拋光磨研磨劑按質(zhì)量百分比組成都為：
金剛石顆粒 25%
分散劑 70%
氧化鈰 0.5%
三聚磷酸鈉 0.5%
硅酸鈉 3.5%
十二烷基磺酸鈉 0.5%
所述的分散劑為檸檬酸銨。