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一種陶瓷關節(jié)軸承和制備方法

文檔序號:40388301發(fā)布日期:2024-12-20 12:11閱讀:9來源:國知局
一種陶瓷關節(jié)軸承和制備方法

本發(fā)明屬于關節(jié)軸承制造,涉及一種陶瓷關節(jié)軸承和制備方法。


背景技術:

1、關節(jié)軸承又稱球面滑動軸承,主要由帶有內球面的外圈和帶有外球面的內圈組成。由于關節(jié)軸承可實現任意角度的擺動,具有結構簡單、體積小、承載能力大等優(yōu)點,被廣泛應用于農業(yè)機械、航空航天、汽車等領域。由于金屬材料的抗腐蝕性差、膨脹系數大等缺點,金屬材質的關節(jié)軸承難以在惡劣環(huán)境中穩(wěn)定工作。陶瓷材料相較于金屬材料來說,具有不導磁、耐腐蝕、輕量化、高精度等優(yōu)異性能,因此陶瓷材質的關節(jié)軸承具有金屬關節(jié)軸承無法比擬的優(yōu)良性能,特別是能夠適應惡劣環(huán)境,且具有更長的使用壽命。

2、目前,金屬材質的關節(jié)軸承常用擠壓成型的方法制造,但這種包括塑性變形過程的方法不適用于陶瓷材質的關節(jié)軸承。陶瓷材質的關節(jié)軸承大多采用缺口裝配的方法,即先制造帶有缺口的外圈,從缺口位置安裝內圈后再將外圈的缺口位置補齊。由于采用這種方法的外圈上存在豁口導致外圈受力狀態(tài)不均勻,因此會影響關節(jié)軸承的使用壽命。申請?zhí)枮?023104564233的中國專利“一種關節(jié)軸承一體成形的制造方法”提供了一種干壓成型制備坯體,先燒結制備內圈,再將成型好的內圈放入外圈坯體中燒結的技術方案。干壓成型制備的關節(jié)軸承內部坯體密度均勻度的控制難度大,坯體內部容易產生分層現象,加之需要經過多次升溫-降溫過程,容易在燒結過程中開裂;并且多次燒結的制造周期長。


技術實現思路

1、為了解決上述技術問題,本發(fā)明提供了一種陶瓷關節(jié)軸承和制備方法,采用凝膠注模成型法,利用收縮量不同的陶瓷原料制備內圈和外圈并同時燒結,在燒結過程中使內圈和外圈產生不同的收縮量從而防止內外圈粘連,且內外圈坯體內部材料分布均勻,在燒結過程中不易開裂,成品率高,能夠一體成型燒結制備出陶瓷關節(jié)軸承。

2、為了實現上述目的,本發(fā)明第一方面提出了一種陶瓷關節(jié)軸承,包括:內圈和外圈;內圈的球形弧面外側包圍有外圈的球形弧面,所述內圈表面設置有隔離層;

3、所述內圈由以下質量份的原料制備獲得:單體3~6份、交聯(lián)劑7~12份、分散劑0.1~0.5份、引發(fā)劑0.3~0.5份、催化劑0.02~0.04份與氧化鋁粉體80~100份;

4、所述外圈由以下質量份的原料制備獲得:單體3~6份、交聯(lián)劑7~12份、分散劑0.1~0.5份、引發(fā)劑0.3~0.5份、催化劑0.02~0.04份、氧化鋁粉體60~70份和白剛玉粉體,且白剛玉粉體和氧化鋁粉體的質量比值為0.4~1;

5、所述氧化鋁粉體的粒徑為300~700nm;所述白剛玉粉體的粒徑為0.8~1.5μm。

6、本發(fā)明第二方面提出了上述陶瓷關節(jié)軸承的制備方法,包括以下步驟:

7、s1、使用內圈的制備原料混合獲得內圈漿料,將內圈漿料注入關節(jié)軸承內圈模具中,凝固獲得內圈坯體,在內圈坯體表面設置氮化硼隔離層;

8、s2、使用外圈的制備原料混合獲得外圈漿料,將內圈坯體放入關節(jié)軸承的外圈模具中,在內圈坯體和外圈模具之間注入外圈漿料,凝固獲得關節(jié)軸承坯體;

9、s3、將關節(jié)軸承坯體干燥后在630~650℃排膠,之后在1400~1600℃燒結,獲得陶瓷關節(jié)軸承產品。

10、本發(fā)明的有益效果為:

11、1、本發(fā)明提供的陶瓷關節(jié)軸承包括陶瓷材質的內圈和陶瓷材質的外圈,由于內圈和外圈的組成成分不同,因此在燒結過程中各自的收縮量不同,使內圈和外圈能夠在制備過程中自然分離,而不會燒結在一起。

12、2、本發(fā)明采用凝膠注模成型方法制備陶瓷關節(jié)軸承,凝膠注模成型的最大優(yōu)點是坯料在燒結時收縮均勻,避免了關節(jié)軸承在燒結過程中的變形,進而獲得整體的全陶瓷關節(jié)軸承。特別是排膠過程中,陶瓷生坯內部的由單體、交聯(lián)劑等成分生成的有機高分子分解成小分子,以氣體的形式排出,進而得到只有陶瓷粉末堆積的坯體。燒結過程中,由于混合有白剛玉粉體的外圈坯體和不含白剛玉的內圈坯體的收縮幅度不一致,且內圈的收縮幅度更大,因此可有效防止關節(jié)軸承在燒結時內外圈燒結在一起,進而獲得整體的全陶瓷關節(jié)軸承,避免了關節(jié)軸承內外圈之間的裝配,能夠制備出不帶豁口的陶瓷關節(jié)軸承。并且一次排膠與燒結為一個連續(xù)的升溫保溫過程,一次性燒結成型,避免了反復升溫導致的材料開裂風險,制備難度低,成型方法穩(wěn)定,提高了關節(jié)軸承的生產效率。



技術特征:

1.一種陶瓷關節(jié)軸承,其特征在于,包括:內圈和外圈;內圈的球形弧面外側包圍有外圈的球形弧面,所述內圈表面設置有隔離層;

2.如權利要求1所述的陶瓷關節(jié)軸承,其特征在于,所述單體為羥甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺中的一種;

3.如權利要求1所述的陶瓷關節(jié)軸承,其特征在于,所述隔離層包括氮化硼或者氮化碳粉體中的一種或兩種。

4.如權利要求1所述的陶瓷關節(jié)軸承,其特征在于,所述內圈材質在1400~1600℃燒結過程中的收縮比例為15%~18%;所述外圈材質在1400~1600℃燒結過程中的收縮比例為14%~17%;且內圈材質的收縮比例大于外圈材質。

5.一種如權利要求1所述的陶瓷關節(jié)軸承的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:

6.如權利要求5所述的陶瓷關節(jié)軸承的制備方法,其特征在于,s1中,將單體、交聯(lián)劑和設定量的水混合,攪拌獲得第一溶液;在第一溶液中添加分散劑,并用ph調節(jié)劑調節(jié)ph至9±0.5,后加入消泡劑和氧化鋁粉體,獲得第一漿料,將第一漿料球磨后除泡,之后加入催化劑和引發(fā)劑,進行第二次除泡,獲得內圈漿料。

7.如權利要求6所述的陶瓷關節(jié)軸承的制備方法,其特征在于,s1中,所述球磨的方法為:將第一漿料按照球料比為(1~1.5):3的比例放入尼龍球磨罐中,以250~290r/min的轉速球磨4~6h;

8.如權利要求5所述的陶瓷關節(jié)軸承的制備方法,其特征在于,s2中,將單體、交聯(lián)劑和設定量的水混合,攪拌獲得第一溶液;在第一溶液中添加分散劑,并用ph調節(jié)劑調節(jié)ph至9±0.5,后加入消泡劑、氧化鋁粉體和白剛玉粉體,獲得第二漿料,將第二漿料球磨后除泡,之后加入催化劑和引發(fā)劑,進行第二次除泡,獲得外圈漿料;?s2中,所述球磨的方法為:將第二漿料按照球料比為(1~1.5):3的比例放入尼龍球磨罐中,以250~290r/min的轉速球磨4~6h;

9.如權利要求5所述的陶瓷關節(jié)軸承的制備方法,其特征在于,s3中,所述干燥的方法為將關節(jié)軸承坯體在30~40℃烘干5~7h,然后在45~50℃烘干44~52h。

10.如權利要求5所述的陶瓷關節(jié)軸承的制備方法,其特征在于,s3中,所述排膠的方法為:以1~1.5℃/min的速度升溫至130~140℃,之后以1.5~2℃/min的速度升溫至630~650℃保溫30~40min;


技術總結
本發(fā)明提供了一種陶瓷關節(jié)軸承和制備方法,屬于關節(jié)軸承制造技術領域。關節(jié)軸承包括內圈和外圈,內圈的最大截面積位置位于外圈的球形弧面的內部;內圈的原料包括:單體3~6份、交聯(lián)劑7~12份、分散劑0.1~0.5份、引發(fā)劑0.3~0.5份、催化劑0.02~0.04份與氧化鋁粉體80~100份;外圈的原料中包括氧化鋁粉體60~70份和白剛玉粉體,且白剛玉粉體和氧化鋁粉體的質量比值為0.4~1。由于內圈和外圈的組成成分不同,且采用凝膠注模成型方法,因此在燒結過程中各自的收縮量不同,使內圈和外圈能夠在制備過程中自然分離,而不會燒結在一起。

技術研發(fā)人員:陳輝,劉香港,許崇海,張靜婕,孟祥龍,陳照強,肖光春,衣明東,高楊楊
受保護的技術使用者:齊魯工業(yè)大學(山東省科學院)
技術研發(fā)日:
技術公布日:2024/12/19
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