專(zhuān)利名稱(chēng)：高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)陶瓷氮化硅陶瓷的制造方法，特別涉及一種高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷制造方法。
背景技術(shù)：
氮化硅材料由于其具有高硬度，自潤(rùn)滑，耐腐蝕、耐磨損等特性，因此在不同領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如要求具有耐磨損的氣缸的拉桿，柱塞泵的柱塞均采用高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷材料，但是氮化硅陶瓷硬度高，加工難度大，特別是高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷制品由于受燒結(jié)工藝影響，易造成垂直變形量大，精加工程度大，為此造成高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷成本高，難以滿足市場(chǎng)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題是要提供一種氮化硅制品垂直變形量小、精加工成本低的高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷制造方法。為了解決以上的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷制造方法，包括以下的步驟1)氮化硅原料進(jìn)行細(xì)化處理、干燥、造粒，造粒壓力為20～80MPa，過(guò)篩為50～70目篩；2)過(guò)篩后氮化硅的粉體按金屬模具的體積計(jì)算出重量，加入金屬模具中，進(jìn)行機(jī)械壓制成型，壓力為60～100MPa；3)機(jī)械壓制后的長(zhǎng)棒狀氮化硅素坯制品，裝入橡膠筒、或聚氨酯、硅橡膠或聚氨酯海綿軟模具內(nèi)，密封后在冷等靜壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行冷等靜壓，壓力為180～300MPa、時(shí)間為3分鐘；
4)經(jīng)冷等靜壓后的氮化硅素坯在機(jī)床上加工成幾種長(zhǎng)棒形狀，使燒結(jié)后圓棒的圓度精加工余量小于1mm；5)按幾種長(zhǎng)棒狀氮化硅陶瓷的形狀，設(shè)計(jì)相應(yīng)形狀的石墨容器，采用吊燒工藝，在氣壓爐內(nèi)進(jìn)行氣壓燒結(jié)。
所述的氣壓燒結(jié)，其過(guò)程為首先抽真空，真空度控制在30～100Pa，開(kāi)始加熱，當(dāng)溫度達(dá)到1000℃～1400℃時(shí)，充氮?dú)饧訅毫?.4～1.2MPa，當(dāng)溫度達(dá)到1700℃時(shí)加壓力2～8MPa，最終燒結(jié)溫度為1750℃～1900℃，燒結(jié)時(shí)間2～4小時(shí)，冷卻，當(dāng)爐溫降至室溫，卸壓，開(kāi)爐取出。
6)在車(chē)床上切割去除吊燒部分的頂端，然后在無(wú)心磨床進(jìn)行粗磨、細(xì)磨、拋光，在平面磨床上加工兩端面，使表面粗糙度達(dá)到Ra0.2，圓度公差為0～0.001mm，這樣便得到高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷制品。
本發(fā)明的優(yōu)越功效在于(1)采用吊燒工藝的高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷制品毛坯在垂直度變形量小，圓形精加工余量在1mm以?xún)?nèi)；(2)高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷制品表面粗糙度達(dá)到Ra0.2，滿足柱塞泵等設(shè)備對(duì)其精度要求；(3)采用氣壓燒結(jié)工藝，該高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷密度達(dá)到理論密度的98％以上，在16倍光學(xué)顯微鏡下觀察材料表面沒(méi)有氣孔；(4)高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷制造方法適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，大大降低了產(chǎn)品成本，尤其適用于長(zhǎng)度大于200mm的高精度圓形氮化硅陶瓷制品，大大提高了高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷制品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和應(yīng)用領(lǐng)域的推廣。


圖1(包括圖1A、圖1B和圖1C)為本發(fā)明素割后的三種長(zhǎng)棒形狀氮化硅素坯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2(包括圖2A、圖2B和圖2C)為本發(fā)明的三種石墨容器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3(包括圖3A、圖3B和圖3C)為本發(fā)明素割后的三種長(zhǎng)棒形狀氮化硅素坯與石墨容器結(jié)合的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明1—長(zhǎng)棒狀陶瓷素坯；2—石墨容器；3—石墨繩。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱附圖，以實(shí)際應(yīng)用在柱塞泵上的一種φ20×200高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷柱塞棒制品為例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
本發(fā)明提供一種高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷制造方法，包括以下的步驟1)氮化硅原料進(jìn)行細(xì)化處理、干燥、造粒，造粒壓力為40MPa，過(guò)篩為50目；2)過(guò)篩后氮化硅的粉體按φ21×215體積計(jì)算總量，經(jīng)計(jì)算原料重245克，用電子天平稱(chēng)量245克過(guò)篩后的氮化硅粉體，加入金屬模具中，機(jī)械壓制成型為棒狀，壓力為60MPa；3)機(jī)械壓制后的長(zhǎng)棒狀氮化硅素坯制品，裝入橡膠模具內(nèi)，密封后在冷等靜壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行冷等靜壓，壓力為200MPa、時(shí)間為3分鐘；4)經(jīng)冷等靜壓后的長(zhǎng)棒狀氮化硅素坯在車(chē)床上加工成，如圖1B所示的長(zhǎng)棒形狀，頂端留5mm余量，圓形凹槽寬度為10mm；5)按如圖1B所示的長(zhǎng)棒狀氮化硅陶瓷的形狀，設(shè)計(jì)如圖2B所示的相應(yīng)形狀的石墨容器，采用吊燒工藝，在氣壓爐內(nèi)進(jìn)行氣壓燒結(jié)，使之致密化。
所述的燒結(jié)，其過(guò)程為首先抽真空，當(dāng)爐內(nèi)壓力達(dá)到100Pa時(shí)開(kāi)始加熱，當(dāng)溫度達(dá)到1400℃時(shí)，充入氮?dú)膺M(jìn)行氣氛保護(hù)，壓力為0.4MPa，當(dāng)溫度達(dá)到1700℃時(shí)，壓力升到2MPa，燒結(jié)溫度為1800℃，保溫3小時(shí)，然后停止加熱，當(dāng)爐溫降至室溫，卸壓，開(kāi)爐取出棒狀制品。
6)切割去除吊燒部分的頂端，在無(wú)心磨床進(jìn)行粗磨、細(xì)磨、拋光，使其表面粗糙度達(dá)到Ra0.2，圓度公差達(dá)到0～0.001mm。在平面磨床上加工兩端面便得到φ20×200高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷柱塞棒制品。
經(jīng)測(cè)試，φ20×200高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷柱塞棒制品，吊燒后的毛坯尺寸為φ20.9×201，垂直度變性量小于0.2mm；燒結(jié)密度達(dá)到理論密度的98％，在16倍光學(xué)顯微鏡下觀察表面沒(méi)有氣孔；表面粗糙度達(dá)到Ra0.2，圓度公差達(dá)到0～0.001mm，達(dá)到高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷柱塞棒制品技術(shù)要求。
另，經(jīng)冷等靜壓后的氮化硅素坯在機(jī)床上加工成如圖1C所示的長(zhǎng)棒形狀，在吊燒的頂部徑向鉆孔，穿根石墨繩3與如圖2C所示的石墨容器3結(jié)合進(jìn)行吊燒，如圖3C所示，在氣壓爐內(nèi)進(jìn)行氣壓燒結(jié)。
權(quán)利要求
1.一種高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷制造方法，其特征在于包括以下的步驟1)氮化硅原料進(jìn)行細(xì)化處理、干燥、造粒，壓力為20～80MPa，過(guò)篩為50～70目篩；2)過(guò)篩后氮化硅的粉體加入金屬模具中，進(jìn)行機(jī)械壓制成型，壓力為60～100MPa；3)機(jī)械壓制成型后的氮化硅素坯制品，裝入橡膠筒、或聚氨酯、或硅橡膠或聚氨酯海綿軟模具內(nèi)，密封后進(jìn)行冷等靜壓，壓力為180～300MPa、時(shí)間為3分鐘；4)經(jīng)冷等靜壓后的氮化硅素坯在機(jī)床上加工成幾種長(zhǎng)棒形狀，使其燒結(jié)后圓棒的圓度精加工余量小于1mm；5)按幾種長(zhǎng)棒狀氮化硅陶瓷的形狀，設(shè)計(jì)相應(yīng)形狀的石墨容器，采用吊燒工藝，在氣壓爐內(nèi)進(jìn)行氣壓燒結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷制造方法，其特征在于所述的氣壓燒結(jié)，其過(guò)程為首先抽真空，真空度控制在30～100Pa，開(kāi)始加熱，當(dāng)溫度達(dá)到1000℃～1400℃時(shí)，充氮?dú)饧訅毫?.4～1.2MPa，當(dāng)溫度達(dá)到1700℃時(shí)加壓力2～8MPa，最終燒結(jié)溫度為1750℃～1900℃，燒結(jié)時(shí)間2～4小時(shí)，冷卻，當(dāng)爐溫降至室溫，卸壓，開(kāi)爐取出，在車(chē)床上切割去除吊燒部分的頂端，然后在無(wú)心磨床進(jìn)行粗磨、細(xì)磨、拋光，在平面磨床上加工兩端面，使表面粗糙度達(dá)到Ra0.2，圓度公差為0～0.001mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷制造方法，為氮化硅粉體細(xì)化、干燥、機(jī)械壓制成型，冷等靜壓后，素坯經(jīng)加工成幾種長(zhǎng)棒形狀，按幾種長(zhǎng)棒狀氮化硅陶瓷的形狀，設(shè)計(jì)相應(yīng)形狀的石墨容器，采用吊燒工藝，在氣壓爐內(nèi)氣壓燒結(jié)，然后采用無(wú)心磨床粗磨、細(xì)磨、拋光外圓、平面磨床加工端面。本發(fā)明的高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷制品的毛坯采用吊燒工藝后在長(zhǎng)度方面彎曲小于長(zhǎng)度1.5％，圓度精加工余量小于1mm；高精度圓形長(zhǎng)棒氮化硅陶瓷制品采用氣壓燒結(jié)其材料密度達(dá)到理論密度的98％以上，表面粗糙度達(dá)到Ra 0.2，圓度公差0～0.001mm。
文檔編號(hào)B28B3/00GK1944340SQ20061011746
公開(kāi)日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2006年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月24日
發(fā)明者趙振威, 洪小林, 朱榮華, 葛忠賢 申請(qǐng)人:上海泛聯(lián)科技股份有限公司