[發明專利]一種氮化硅陶瓷刀片的制備方法

無效

• 申請號: 201010166399.2
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN101850502A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 葛昌純;夏元洲
• 申請（專利權）人: 寧波高新區春昌陶冶材料科技有限公司
• 主分類號: B23P15/28
• 分類號: B23P15/28
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 翁霽明

技術領域

本發明涉及的是一種用高α相氮化硅粉體制備陶瓷刀片的方法，屬于陶瓷工具的制備技術領域。

背景技術

氮化硅Si₃N₄一種人工合成的化合物，它具有高強、超硬、耐磨、耐腐蝕、低密度、低膨脹系數、抗熱震性好、抗氧化能力強等優越的性能；氮化硅既是性能優良的高溫結構陶瓷，又是新型的功能陶瓷。近幾十年來在世界范圍內得到了高度重視和廣泛研究，氧化硅陶瓷在化工、冶金、機械、石油、電子、航天航空等領域都得到廣泛的應用。

在機械制造等行業中需要使用大量的切削刀具，過去切削刀具基本上用硬質合金材料制成。在切削高錳鋼等材料時，使用壽命較短。如用氮化硅制成的陶瓷刀具在加工鋼、鑄鐵、鋅硬鋼、高錳鋼和鎳等高溫合金時，刀具壽命可比硬質合金刀具長幾倍、甚至幾十倍。在生產中它不但能用于一般的車、鏜和銧削加工，而且能用于孔加工刀具上。除了可在普通機床是使用外，還能用于數控機床等高級設備上，國際上公認是當代提高生產效率最有潛力的一種刀具。據資料用陶瓷刀具代替硬質合金刀具后，切削速度由62m/min提高到332m/min，使生產效率提高5倍，刀具耐用度也增加5倍。當前，國內市場上使用的高性能、高精度陶瓷工具等幾乎全靠國外進口，價格昂貴。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種耗能低(幾乎不耗能)，生產周期短，產品純度高，設備投資少，制造成本低的、用高α相氮化硅粉體制備的氮化硅陶瓷刀片的制備方法。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的，它主要由如下步驟：一是原料處理，它是選用高α相氮化硅粉體作為原料，將原料放入球磨機內，球磨介質用無水酒精，球磨后用遠紅外干燥箱將其烘干，并用篩網進行過篩，并分批次存放；二是熱壓燒結成型，將處理后的原料在高溫高壓的同時作用下直接壓制成致密的刀片；三是切削刃磨，熱壓后的陶瓷刀片毛坯，經至少經過平磨兩面、線切割、研磨、倒棱、刃磨并清潔后制成所述的氮化硅陶瓷刀片。

所述的氮化硅粉體原料要求如下：

α-Si₃N₄???≥92％

游離硅?????＜0.5％

氮含量?????≥37％

氧含量?????≤2％

X-射線分析?主要α、少量β相

將原料放入球磨機內，在加入無水酒精介質后進行濕磨，球磨時間為80-100小時，卸料后用遠紅外干燥箱將料烘干，用90-110目篩過篩，分批次存放供熱壓燒結成型。本發明所述的熱壓燒結成型是：氮化硅粉料先在鋼模中預壓成型，并使預成型件裝入熱壓模前具有一定強度即可，預壓成型是在控制壓制速度，緩慢加壓條件下進行；然后將預成型件放在模具的下墊塊上，最后套上熱壓外模套，裝上上壓頭；將裝好粉料的熱壓模裝入熱壓爐內，密封爐門，通入氮氣進行保護，然后進行熱壓燒結成型；熱壓完成后，等模具冷卻后即可脫模成陶瓷刀片毛坯。

所述的熱壓陶瓷刀片的最佳熱壓溫度為1780℃土5℃，加壓的單位壓力一般為200-300kg/cm²；壓模裝爐后，先施以初壓，將料壓緊；初壓為總壓的30-50％；當溫度生至500-700℃時，壓力升至總壓的40-50％；溫度升至1000-1400℃時，壓力升至總壓力的60-70％；溫度達到1400-1650℃時，壓力保持在總壓的85％左右；溫度升至1780℃時，壓力為總壓力的100％.當保溫結束后，分階段降溫，讓模具在壓機上冷卻后脫模成陶瓷刀片毛坯。

本發明將所述熱壓后的陶瓷刀片毛坯，進行如下切削刀磨后續加工處理：先將陶瓷刀片毛坯數片粘在鐵板上，放在磨床上兩面磨平后，測HRA值，然后進行電火花切割，再用研磨方式磨周邊和圓角，經倒棱、刃磨，清潔、經驗后入庫，分批號存放。

本發明主要采用高純人工合成化學物質，即高α相氮化硅粉體，經過先進的熱壓成型燒結工藝制成，具有能獲得致密性能優良的陶瓷刀片，制品晶粒細，強度高，硬度高，耐磨性較好；能準確地控制產品形狀尺寸；生產期短，質量穩定可靠等特點。

具體實施方式