[發明專利]一種納米陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310672641.7
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103641455B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 楊淑華
• 申請（專利權）人: 南通恒龍齒條有限公司
• 主分類號: C04B35/117
• 分類號: C04B35/117;C04B35/622
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛;李志強

技術領域

本發明涉及陶瓷材料技術領域，更具體地，涉及一種納米陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

碳氮化鈦基金屬陶瓷（Ti（C,N））是在二十世紀70?年代初發展起來的，以Ti（C，N）為主要硬質相和以鎳、鉬為粘結相組成的，采用粉末冶金工藝制備而成的新型刀具材料。碳氮化鈦基金屬陶瓷具有較高的硬度，較好的耐磨性，理想的抗月牙洼磨損能力，優良的抗氧化能力和化學穩定性。

刀具在切削加工過程中，刀具的前、后刀面不斷與切屑和工件接觸，并發生劇烈摩擦，接觸區處于高溫、高壓狀態。發生在刀具上的摩擦與磨損會造成刀具損壞而失效，使切削無法進行；發生在工件上的劇烈摩擦則會使加工表面質量惡化。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題。

本發明的首要目的是提供一種納米陶瓷材料，這種陶瓷材料硬度高、韌性好，并且具有良好的高溫穩定性。

本發明的進一步目的是提供一種高強度納米復合陶瓷材料的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

提供一種納米陶瓷材料，按重量百分比包括以下組分：納米ZrO₂?6~7份、亞微米Al₂O₃?35~38份、納米TiC?25~28份、納米BN?2.2~5份以及納米B₄C?3~5份，余量為納米MgO。

氧化鋯（ZrO₂）材料本身具有高硬度、高強度、高韌性、極高的耐磨性及耐化學腐蝕性等優良的物化性能，在陶瓷、耐火材料、機械、電子、光學、光纖通信、鐘表飾品、航空航天、生物、化學等各種領域獲得廣泛的應用；而氧化鋁（Al₂O₃）本身也具備機械強度高、硬度大、高頻介電損耗小、高溫絕緣電阻高、耐化學腐蝕性和導熱性良好等優良綜合技術性能。氧化鋯和氧化鋁均可用在陶瓷領域，但是其簡單的復合組成并不能得到性能良好的陶瓷材料。

本發明氧化鋯和氧化鋁性能的基礎上，采用其納米或亞微米級材料，復合添加納米碳化鈦（TiC）、納米氮化硼（BN）和納米碳化硼（B₄C）得到高強度納米復合陶瓷材料，碳化鈦具有高硬度、高熔點和耐磨損的性能，氮化硼耐高溫，碳化硼脆性低且耐磨，經試驗證明，將上述材料與氧化鋯和氧化鋁復合得到的陶瓷材料，即本發明的這種納米復合陶瓷材料具有高硬度、高強度、高斷裂韌度及耐高溫等優良性能，適合陶瓷工藝中要求高性能的產品的制造加工，特別適用于制作加工高強度的刀具。

優選地，按重量百分比包括以下組分：納米ZrO₂?6.5份、亞微米Al₂O₃?30份、納米TiC?26份、納米BN?3份以及納米B₄C?4份，余量為納米MgO。

本發明還提供一種如上所述高強度納米復合陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

S1.?配料：按重量百分比進行配料：納米ZrO₂?2.5~5份、亞微米Al₂O₃?40~45份、納米TiC?30~40份、納米BN?0.5~4份以及納米B₄C?1~4份，余量為納米MgO；

S2.?分散納米顆粒：將稱重后的配料配制成懸浮液，然后超聲攪拌至均勻；

S3.?將步驟S2的各顆粒復合，在球磨機上球磨混合均勻，經真空干燥得到原料粉末；

S4.?將混合好的原料粉末裝入石墨模具中，采用熱壓燒結工藝進行制備，得到納米復合陶瓷材料。

優選地，步驟S4中，燒結溫度為1500~1700℃，保溫時間40min。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明高強度納米復合陶瓷材料在氧化鋯和氧化鋁本身性能的基礎上，采用其納米或亞微米級材料，復合添加納米碳化鈦（TiC）、納米氮化硼（BN）和納米碳化硼（B₄C）得到高強度納米復合陶瓷材料，將上述材料與氧化鋯和氧化鋁復合得到的陶瓷材料，即本發明的這種納米復合陶瓷材料具有高硬度、高強度、高斷裂韌度及耐高溫等優良性能，適合陶瓷工藝中要求高性能的產品的制造加工，特別適用于制作加工高強度的刀具。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步的說明。

實施例1