[發明專利]高性能陶瓷刀及其制備方法

有效

• 申請號: 201310219651.5
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN103304233A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 吳崇雋;向軍;王洋
• 申請（專利權）人: 珠海市香之君電子有限公司
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/622
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 王賢義

技術領域

本發明涉及一種陶瓷刀，尤其涉及一種高性能陶瓷刀及該陶瓷刀的制備方法。

背景技術

目前市面上的陶瓷刀大多是用一種納米材料“氧化鋯”加工而成。用氧化鋯粉末在2000℃高溫下用300噸的重壓配上模具壓制成刀坯，然后用金剛石打磨之后配上刀柄就做成了成品陶瓷刀。但目前的陶瓷刀刀具在硬度和韌性方面往往是矛盾的，即具有高硬度的陶瓷刀具往往其韌性不夠，極易碎裂；具有高韌性的陶瓷刀具卻不具有高硬度。此外，現有的陶瓷刀具開刃后的鋒利度不夠，在使用時非常不便，或者在使用幾次后即變鈍，無法再使用。鑒于此，業界亟待設計一種既具有高強度，又具有高韌性，且開刃后具有高鋒利度的陶瓷刀。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種既具有高強度，又具有高韌性，且開刃后具有高鋒利度的高性能陶瓷刀及該陶瓷刀的制備方法。

本發明所述高性能陶瓷刀所采用的技術方案是：按重量百分比計，該陶瓷刀由以下成分組成：ZrO₂和HfO₂的混合物??93～94wt%；Y₂O_3??5～6wt%；Al₂O_3??0.2～1wt%。

優化地，按重量百分比計，該陶瓷刀由以下成分組成：ZrO₂和HfO₂的混合物??93wt%；Y₂O_3??6wt%；Al₂O_3??1wt%。

或者，按重量百分比計，該陶瓷刀由以下成分組成：ZrO₂和HfO₂的混合物??94wt%；Y₂O_3??5.5wt%；Al₂O_3??0.5wt%。

又或者，按重量百分比計，該陶瓷刀由以下成分組成：ZrO₂和HfO₂的混合物??93.5wt%；Y₂O_3??5.5wt%；Al₂O_3??1wt%。

更進一步地，制備所述陶瓷刀的粉料的中位徑和比表面積間的關系為：若中位徑D50是0.15～0.25μm，則S_BET為9～11m²/g；若D50是0.5～0.8μm，則S_BET為6～10m²/g，其中S_BET表示比表面積。

進一步優化地，制備所述陶瓷刀的粉料的晶相組成為：單斜相30±5％，四方相+立方相70±5％。?

本發明所述高性能陶瓷刀的制備方法包括以下步驟：

（1）制備刀坯：將原材料按要求混合均勻，利用干壓成型的方法制作成刀坯；

（2）第一階段燒結：將刀坯碼放整齊放入高溫爐內，燒結過程中升溫速率為0.5℃/min，在1000±80℃時保溫1～2h；

（3）第二階段燒結：經過第一階段燒結后，提高升溫速率為1.5℃/min，在燒結到溫度1460±80℃時保溫2～4h；

（4）燒結成型：經過第二階段燒結的保溫階段后，降溫，在1000±80℃時保溫1～2h，然后自然降溫，即制得高性能陶瓷刀。

在所述步驟（4）中，控制燒結后的晶相為單斜相5±2％，四方相+立方相95±2％，在掃描電鏡下觀察晶粒大小控制在0.2～2μm，形貌為清晰的六邊形。

本發明的有益效果是：由于本發明在所述高性能陶瓷刀的制備粉料中，包括有ZrO₂和HfO₂的混合物、Y₂O₃和Al₂O₃，利用本發明的方法進行刀具燒結，在合理的燒結條件下，適當調整燒結溫度和保溫時間，來保證燒結后微觀結構中晶粒的大小集中在0.2～2μm，并且形成的晶貌為規則清晰的多邊形，由此得到的陶瓷刀的抗彎強度由原來的900MPa提高到1100MPa，韌性取得明顯的改善，陶瓷刀的初始鋒利度有原來的80mm提高到95mm，耐久鋒利度則由1100mm提高到1500mm，所以，由不能發明制備得到的陶瓷刀具與現有陶瓷刀相比，具有更高的強度和韌性，開刃后具有更高的鋒利度和耐久鋒利度，是一種性能更高的陶瓷刀。

附圖說明

圖1是本發明的方法流程圖。