一種高韌性切削刀具用陶瓷材料及其制備方法
【專利摘要】一種高韌性切削刀具用陶瓷材料，由下列重量份的原料制成：丙三醇2-3、二乙二醇5-6、氮化硅20-25、Y2O33-5、鋰輝石18-22、鋰霞石7-9、碳酸鋰3-5、三氧化二銠0.5-0.7、ZrO234-37、磷酸鋅1-2、莫來石50-58、去離子水適量、乙醇適量、聚乙二醇1.7-2、耐磨助劑3-4；本發(fā)明的陶瓷添加了三氧化二銠，增加了陶瓷的韌性，易于造型，不易破碎；通過添加磷酸鋅、莫來石，增加了陶瓷的耐磨性，適用于制作切削工具，成本低；通過使用本發(fā)明的耐磨助劑，能夠增加陶瓷的表面光滑性、耐磨性和耐熱性。
【專利說明】 一種高韌性切削刀具用陶瓷材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷刀具材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高韌性切削刀具用陶瓷材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著高新技術(shù)的發(fā)展，機械加工業(yè)對刀具材料提出了更為嚴格而苛刻的要求，現(xiàn)在需要加工硬度更高的材料、需要更高的切削效率、加工精度也要求高了，這就要求提高刀具的性能，傳統(tǒng)的高速鋼等切削材料硬度不夠，而且浪費稀缺的鑰、鎳等資源，因此陶瓷刀具應(yīng)運而生。陶瓷切削工具具備了高硬度、高密度、耐高溫，抗磁化、抗氧化、耐腐蝕性強、化學(xué)穩(wěn)定性好、高耐磨性等特點，但是還是存在易碎、散熱性差、抗熱震性差、抗磨性能有限等缺點，需要改進，同時需要不斷降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)企業(yè)最大利益，促進科技進步。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高韌性切削刀具用陶瓷材料及其制備方法，該陶瓷的韌性好，易于造型，不易破碎，耐磨性好。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高韌性切削刀具用陶瓷材料，其特征在于由下列重量份的原料制成:丙三醇2-3、二乙二醇5-6、氮化硅20-25、Y203 3-5、鋰輝石18-22、鋰霞石7-9、碳酸鋰3-5、三氧化二銠0.5-0.7、Zr02 34-37、磷酸鋅1_2、莫來石50-58、去離子水適量、乙醇適量、聚乙二醇1.7-2、耐磨助劑3-4 ；
所述耐磨助劑由下列重量份的原料制成:氮化硅1-1.4、氮化鋁1-1.4、氮化鈦1-1.3、氮化碳0.4-0.7、氧化鋯1-2、金剛石粉1-2、氧化鉿0.3-0.4、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 1_2、氮化銀0.7-0.9、碳化硅1-2、聚丙烯酸酯0.4-0.6、乙醇6-9、水7-11 ;制備方法為:將乙醇、聚丙烯酸酯、硅烷偶聯(lián)劑kh-550加入水中，攪拌均勻，再加入氧化鋯、碳化硅，加熱至70-80°C，攪拌反應(yīng)20-30分鐘，再加入其他剩余成分，攪拌10-20分鐘，超聲分散6-8分鐘，過濾，烘干，粉碎，過40目篩，在氮氣氛圍下，1380-144(TC下煅燒30-40分鐘，粉碎，過40目篩，SP得。
[0005]所述高韌性切削刀具用陶瓷材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)將鋰輝石、鋰霞石、Zr02、莫來石混合，球磨，過325目篩，得到顆粒；
(2)將氮化硅、Y203、碳酸鋰、三氧化二銠混合，球磨，過300目篩，得到顆粒；
(3)將丙三醇、二乙二醇與前兩步得到的顆?；旌?，加入20-25%重量份的去離子水、7-10%重量份的乙醇，混合成泥狀，送入球磨機中球磨2-3個小時，干燥，送入煅燒爐中，在800-900°C下煅燒1-2小時，取出粉碎，過300目篩，得到顆粒；
(4)將第(3)步得到的顆粒與其他剩余成分混合，加入3-4倍重量份的去離子水、聚乙二醇，球磨2-3小時，在110-120°C下烘干，過40目篩，在1580_1640°C下熱壓，熱壓壓力為20-30MPa，熱壓時間為50-60分鐘，即得。
[0006]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的陶瓷添加了三氧化二銠，增加了陶瓷的韌性，易于造型，不易破碎；通過添加磷酸鋅、莫來石，增加了陶瓷的耐磨性，適用于制作切削工具，成本低；通過使用本發(fā)明的耐磨助劑，能夠增加陶瓷的表面光滑性、耐磨性和耐熱性。

【具體實施方式】
[0007]—種高韌性切削刀具用陶瓷材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:丙三醇
2.5、二乙二醇5.5、氮化硅23、Y203 4、鋰輝石20、鋰霞石8、碳酸鋰4、三氧化二銠0.6、Zr02
35、磷酸鋅1.5、莫來石55、去離子水適量、乙醇適量、聚乙二醇1.8、耐磨助劑3.5 ；
所述耐磨助劑由下列重量份(公斤)的原料制成:氮化硅1.2、氮化鋁1.2、氮化鈦1.2、氮化碳0.6、氧化鋯1.5、金剛石粉1.5、氧化鉿0.3、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 1.5、氮化銀0.8、碳化硅1.5、聚丙烯酸酯0.5、乙醇7、水9 ;制備方法為:將乙醇、聚丙烯酸酯、硅烷偶聯(lián)劑kh-550加入水中，攪拌均勻，再加入氧化錯、碳化娃，加熱至75V,攪拌反應(yīng)25分鐘,再加入其他剩余成分，攪拌15鐘，超聲分散7分鐘，過濾，烘干，粉碎，過40目篩，在氮氣氛圍下，1420°C下煅燒35分鐘，粉碎，過40目篩，即得。
[0008]所述高韌性切削刀具用陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將鋰輝石、鋰霞石、Zr02、莫來石混合，球磨，過325目篩，得到顆粒；
(2)將氮化硅、Y203、碳酸鋰、三氧化二銠混合，球磨，過300目篩，得到顆粒；
(3)將丙三醇、二乙二醇與前兩步得到的顆?；旌?，加入23%重量份的去離子水、8%重量份的乙醇，混合成泥狀，送入球磨機中球磨2.5個小時，干燥，送入煅燒爐中，在850°C下煅燒1.5小時，取出粉碎，過300目篩，得到顆粒；
(4)將第(3)步得到的顆粒與其他剩余成分混合，加入3倍重量份的去離子水、聚乙二醇，球磨2.6小時，在114°C下烘干，過40目篩，在1620°C下熱壓，熱壓壓力為25MPa，熱壓時間為55分鐘，即得。
[0009]實驗數(shù)據(jù):
該實施例陶瓷的維氏硬度為99GPa，抗彎強度為1124MPa，斷裂韌性為12MPa.m1/2。
【權(quán)利要求】
1.一種高韌性切削刀具用陶瓷材料，其特征在于由下列重量份的原料制成:丙三醇2-3、二乙二醇5-6、氮化硅20-25、Y203 3-5、鋰輝石18-22、鋰霞石7-9、碳酸鋰3-5、三氧化二銠0.5-0.7、Zr02 34-37、磷酸鋅1_2、莫來石50-58、去離子水適量、乙醇適量、聚乙二醇1.7-2、耐磨助劑3-4 ； 所述耐磨助劑由下列重量份的原料制成:氮化硅1-1.4、氮化鋁1-1.4、氮化鈦1-1.3、氮化碳0.4-0.7、氧化鋯1-2、金剛石粉1-2、氧化鉿0.3-0.4、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 1_2、氮化銀0.7-0.9、碳化硅1-2、聚丙烯酸酯0.4-0.6、乙醇6-9、水7-11 ;制備方法為:將乙醇、聚丙烯酸酯、硅烷偶聯(lián)劑kh-550加入水中，攪拌均勻，再加入氧化鋯、碳化硅，加熱至70-80°C，攪拌反應(yīng)20-30分鐘，再加入其他剩余成分，攪拌10-20分鐘，超聲分散6-8分鐘，過濾，烘干，粉碎，過40目篩，在氮氣氛圍下，1380-144(TC下煅燒30-40分鐘，粉碎，過40目篩，SP得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高韌性切削刀具用陶瓷材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將鋰輝石、鋰霞石、Zr02、莫來石混合，球磨，過325目篩，得到顆粒； (2)將氮化硅、Y203、碳酸鋰、三氧化二銠混合，球磨，過300目篩，得到顆粒； (3)將丙三醇、二乙二醇與前兩步得到的顆?；旌?，加入20-25%重量份的去離子水、7-10%重量份的乙醇，混合成泥狀，送入球磨機中球磨2-3個小時，干燥，送入煅燒爐中，在800-900°C下煅燒1-2小時，取出粉碎，過300目篩，得到顆粒； (4)將第(3)步得到的顆粒與其他剩余成分混合，加入3-4倍重量份的去離子水、聚乙二醇，球磨2-3小時，在110-120°C下烘干，過40目篩，在1580-1640°C下熱壓，熱壓壓力為20-30MPa，熱壓時間為50-60分鐘，即得。
【文檔編號】C04B35/622GK104402420SQ201410580974
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】席少非 申請人:合肥市東廬機械制造有限公司