[发明专利]用于气浮轴承的多孔陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于气浮轴承的多孔陶瓷及其制备方法和应用，属于多孔陶瓷材料技术领域。所述方法包括步骤如下：按如下质量份配比称取10~20份碳化硅、10~20份相增强料、3~5份烧结助剂、40~50份粘结剂和5~10份造孔剂混合均匀，在60~80℃下反应3~4 h后得到陶瓷浆料；将所述陶瓷浆料冷冻干燥后得到陶瓷粉体；将所述陶瓷粉体热压成型得到陶瓷素坯；将所述陶瓷素坯烧结得到所述多孔陶瓷；其中，所述相增强料为纳米氧化锆、氧化锆晶须和莫来石晶须中的一种或几种。本发明制得的多孔陶瓷兼具有良好的渗透性和力学性能，在气浮轴承中具有良好的应用。

技术领域

本发明属于多孔陶瓷材料技术领域，具体涉及一种用于气浮轴承的多孔陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

气浮轴承也叫气体轴承，是用气体作为润滑剂的滑动轴承。正常工作时，轴和轴承表面完全由气膜所隔开，凭借气膜中压力的变化来支承轴和外力负荷。由于空气比油粘滞性小，耐高温，无污染，因而气浮轴承可用于高速机器、仪器及放射性装置中，但其负荷能力比油低。

由于气体的粘度低和可压缩性，使气浮轴承存在着承载能力小、刚度低等问题，如设计不当容易引起不稳定等缺点。随着多孔材料的出现，这些问题正逐渐得到解决。目前应用于气浮轴承的的多孔材料主要有：多孔质青铜和多孔质不锈钢。多孔材料的渗透率是决定气浮轴承性能的主要因素，但是因为青铜和不锈钢材料硬度小，用机械加工的方法会产生磨削碎屑，堵塞多孔材料表面的孔隙，降低多孔材料的渗透率，从而影响气浮轴承的性能。

多孔陶瓷材料是以刚玉砂、碳化硅、堇青石等优质原料为主料，经过成型和特殊高温烧结工艺制备的一种具有高气孔率的材料，具有耐高温、高压，抗酸、碱和有机介质腐蚀，良好的生物惰性、可控的孔结构及高的开口孔隙率、使用寿命长、产品再生性能好等优点。因此，使用多孔陶瓷替代青铜和不锈钢等多孔质材料，成为提升轴承性能的重要方向。而设计合适的孔结构是兼顾多孔陶瓷的渗透性和力学性能的主要难点。

发明内容

解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供了一种用于气浮轴承的多孔陶瓷及其制备方法和应用，该多孔陶瓷兼具有良好的渗透性和力学性能，在气浮轴承中具有良好的应用。

技术方案：一种多孔陶瓷的制备方法，所述方法包括步骤如下：按如下质量份配比称取10～20份碳化硅、10～20份相增强料、3～5份烧结助剂、40～50份粘结剂和5～10份造孔剂混合均匀，在60～80℃下反应3～4h后得到陶瓷浆料；将所述陶瓷浆料冷冻干燥后得到陶瓷粉体；将所述陶瓷粉体热压成型得到陶瓷素坯；将所述陶瓷素坯烧结得到所述多孔陶瓷；其中，所述相增强料为纳米氧化锆、氧化锆晶须和莫来石晶须中的一种或几种。

优选的，所述烧结助剂为氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化锆和氧化铝中的一种或几种。

优选的，所述粘结剂为聚丙烯、聚乙烯醇、硬脂酸或邻苯二甲酸二丁酯。

优选的，所述造孔剂为蔗糖、淀粉、石墨和木屑中的一种或几种。

优选的，所述碳化硅的平均粒径为10～15μm，所述造孔剂的平均粒径为4～6μm。

优选的，所述冷冻干燥的温度为-30～-10℃，时间为15～20h。

优选的，所述热压成型的步骤为：在还原气氛或真空条件下，将所述陶瓷粉体填充于热压模具中，保持10～20MPa压力和300～450℃温度2～3h。

优选的，所述烧结的步骤为：在惰性气氛下，以1～5℃/min升温至300～500℃，保温2～3h，再以2～3℃/min升温至1100～1200℃，保温3～4h。

由上述方法制备得到的多孔陶瓷。

所述多孔陶瓷在制备气浮轴承中的应用。