氮化硅基陶瓷球及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111533561A(43)申请公布日2020.08.14(21)申请号202010641672.6F16C33/32(2006.01)(22)申请日2020.07.06(71)申请人佛山华骏特瓷科技有限公司地址528225广东省佛山市南海区狮山镇软件园桃园路南海产业智库城一期A座A211-1室(72)发明人不公告发明人(74)专利代理机构广州专理知识产权代理事务所(普通合伙)44493代理人张凤(51)Int.Cl.C04B35/591(2006.01)C04B35/587(2006.01)C04B35/64(2006.01)C04B41/87(2006.01)权利要求书1页说明书7页(54)发明名称氮化硅基陶瓷球及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种氮化硅基陶瓷球及其制备方法和应用，所述的氮化硅基陶瓷球为在氮化硅陶瓷球表面沉积一层碳化硅层。本发明的氮化硅基陶瓷球，与未沉积碳化硅层的氮化硅球相比，在强酸强碱且运动摩擦的状态下，不容易腐蚀失重，同时与强酸强碱环境接触的界面是致密的纯碳化硅，没有助烧剂，该氮化硅基陶瓷球具有更好的耐磨、耐腐蚀等性能，可应用于耐磨轴承领域应用。CN111533561ACN111533561A权利要求书1/1页1.一种氮化硅基陶瓷球，其特征在于，所述的氮化硅基陶瓷球为在氮化硅陶瓷球表面沉积有一层碳化硅层。2.根据权利要求1所述的一种氮化硅基陶瓷球，其特征在于，所述的氮化硅陶瓷球的直径为0.5mm~20mm，所述的碳化硅层的厚度为10~200µm。3.根据权利要求1所述的一种氮化硅基陶瓷球，其特征在于，所述的氮化硅陶瓷球的相1/2对密度为95~99%，表层硬度为25~42GPa，断裂韧性为6～12MPa·m，抗弯强度为800～1500MPa。4.一种氮化硅基陶瓷球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：提供氮化硅陶瓷球作为核芯；S2：采用化学气相沉积在所述的氮化硅陶瓷球表面沉积形成碳化硅层。5.根据权利要求4所述的一种氮化硅基陶瓷球的制备方法，其特征在于，所述的步骤S1中所述的氮化硅陶瓷球采用以Si粉为原料，以ZrO2为催化剂，以Al2O3-Re2O3为烧结助剂，混料干燥得到Si-ZrO2-Al2O3-Re2O3混合粉体，将混合粉体压制成型后，进行氮化和烧结工艺制备得到Si3N4陶瓷球。6.根据权利要求5所述的一种氮化硅基陶瓷球的制备方法，其特征在于，所述的Si:ZrO2按质量分数比为90%~95%:5%~10%，所述的Al2O3:Re2O3质量分数比为1～99%:99～1%，所述的Si3N4和Al2O3-Re2O3按质量分数比为80～99%:1～20%。7.根据权利要求5所述的一种氮化硅基陶瓷球的制备方法，其特征在于，所述的氮化工艺为1300~1450℃保温0.5~4h，氮化气氛为氮气；所述的烧结工艺为1700~1900℃保温1~4h，烧结气氛为氮气或氩气。8.根据权利要求4所述的一种氮化硅基陶瓷球的制备方法，其特征在于，所述的步骤S1中所述的氮化硅陶瓷球采用Si3N4粉液相烧结制备，液相烧结助剂为Al2O3-Re2O3，Si3N4与Al2O3-Re2O3按质量分数比为80～99%:1～20%，Al2O3:Re2O3质量分数比为1～99%:99～1%。9.根据权利要求4所述的一种氮化硅基陶瓷球的制备方法，其特征在于，所述的步骤S2具体为采用化学气相沉积法制备碳化硅层，将氩气、氢气和甲基三氯硅烷加入反应器，反应温度为1300~1600℃保温0.5~8h。10.一种权利要求1-3任一项所述的氮化硅基陶瓷球在耐磨轴承领域中的应用。2CN111533561A说明书1/7页氮化硅基陶瓷球及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于陶瓷技术领域，具体涉及一种氮化硅基陶瓷球及其制备方法和应用。背景技术[0002]氮化硅（Si3N4）陶瓷作为一种结构材料，具有高硬、耐磨、耐高温以及高导热等优异的力学性能，在结构件领域具有非常大的开发前景，尤其是轴承球领域。对于传统的滚动轴承球用的是钢球，但是磨损程度较大，需要润滑剂，更换频繁；然而，氮化硅陶瓷不仅具有以上特点，而且具有密度低、摩擦系数低等特点，是取代钢球作为高效、高性能滚动轴承球的绝佳候选材料。[0003]目前，关于氮化硅作为陶瓷轴承球的技术已有很多，比如通过反应烧结制备得到高性能氮化硅陶瓷球，或通过制备梯度材料实现表硬心韧的高性能氮化硅陶瓷球。虽然，在氮化硅陶瓷球领域已经有相关技术，但是以上技术普遍忽略了一个问题。虽然氮化硅陶瓷具有以上优异的性能，但是促进其烧结的添加剂也会对其性能产生显著的恶化，比如，液相添加剂的添加会显著降低其耐高温、耐腐蚀、耐磨、导热性等性能，特别是耐