[發明專利]添加包覆型氟化鈣粉末的自潤滑刀具材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410295023.X
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104045325A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 許崇海;李明;肖光春;陳照強
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/63;C04B35/622
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

技術領域

本發明涉及一種自潤滑刀具材料，特別涉及一種添加包覆型氟化鈣粉末的自潤滑刀具材料及其制備方法。

背景技術

自潤滑刀具是指刀具材料本身具有減摩、抗磨和潤滑功能，可在無外加潤滑液或潤滑劑的條件下實現自潤滑切削加工。由于自潤滑刀具的應用可減小摩擦與磨損，省去冷卻潤滑系統，減少設備投資，避免切削液造成的環境污染，實現清潔化生產，因此自潤滑刀具是一種高效、潔凈的綠色切削刀具，在現代切削加工中具有廣闊的應用前景。

添加固體潤滑劑的自潤滑刀具是將固體潤滑劑直接添加到刀具材料中，制備成含有固體潤滑劑的復合刀具。隨著固體潤滑劑含量的增加，自潤滑材料的機械性能一般隨潤滑劑含量的增加而降低。研究發現，Al₂O₃/TiC/CaF₂自潤滑陶瓷材料的摩擦磨損性能相對于沒有添加CaF₂的陶瓷材料得到了大幅度改善，但其主要力學性能指標卻隨之下降了20％以上。參見：曹同坤等，添加固體潤滑劑的Al₂O₃/TiC陶瓷材料的力學性能和顯微結構，機械工程學報,2006,14(1):5-8。因此，如何使得所制備的陶瓷刀具材料既具有良好的自潤滑性能，又具有良好的力學性能，是當前自潤滑刀具領域亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術的不足，為了使自潤滑刀具既保持良好的減摩耐磨功能又具備較高的力學性能，本發明提供一種添加包覆型氟化鈣粉末的自潤滑刀具材料的制備方法。

本發明技術方案如下：

.一種添加包覆型氟化鈣粉末的自潤滑刀具材料的制備方法，原料組分體積百分比為：

碳化鎢鈦36％-41％，表面包覆氫氧化鋁的氟化鈣5％-15％，氧化鎂2％-3％，氧化鎳2％-3％，其余為氧化鋁；碳化鎢鈦、氧化鎂、氧化鎳、氧化鋁原料均為微米級粉末；

包括步驟如下：

(1)按比例，分別稱取氧化鋁、碳化鎢鈦，以適量無水乙醇為分散介質，充分攪拌的同時超聲分散30min；分別配成氧化鋁懸浮液、碳化鎢鈦懸浮液；將所得氧化鋁懸浮液、碳化鎢鈦懸浮液混合，得復相懸浮液，充分攪拌的同時超聲分散20-30min；

(2)將步驟(1)所得復相懸浮液倒入球磨罐中，以氮氣或者氬氣為保護氣氛，以無水乙醇為分散介質，各組分原料總量與研磨球的料球重量比為1：10，球磨24-48h后取出備用；

(3)配制0.12-15mol/L的CaF₂溶液，加入質量分數為3-4％的聚乙二醇作為表面分散劑，加入質量分數為22-26％的醋酸鈉-醋酸緩沖液，超聲分散攪拌均勻，加熱到70-80℃，緩慢滴加Al³⁺濃度為0.1-0.2mol/L的硝酸鋁溶液，同時滴加氨水控制pH值為7.2-8，滴加完畢保持溫度70-80℃反應30-40min，然后靜置陳化，經清洗、離心、真空干燥得到表面包覆氫氧化鋁的氟化鈣粉末；所述CaF₂溶液與所述硝酸鋁溶液的體積比為1：1。

(4)按比例，稱取步驟(3)所得表面包覆氫氧化鋁的氟化鈣粉末，加入適量無水乙醇作為分散介質，配成氟化鈣懸浮液，按比例加入微米氧化鎂和微米氧化鎳，超聲分散20-30min，混合均勻；得混合物懸浮液；

(5)將步驟(4)所得的混合物懸浮液加入步驟(2)球磨后的復相懸浮液中，以氮氣或者氬氣為保護氣氛，球磨12-24h；然后在100-120℃溫度下連續干燥40-60h，完全干燥后在氮氣或者氬氣氣氛中過200目篩，得混合粉料，密封備用；

(6)采用熱壓法燒結，在真空熱壓爐中將步驟(5)所得的粉料壓模燒結成型。

根據本發明優選的，所述步驟(3)中所用原料CaF₂的粒徑為3-5μm。配制0.13mol/L的CaF₂溶液；所述硝酸鋁溶液是Al³⁺濃度為0.15mol/L的硝酸鋁溶液。所述硝酸鋁溶液的滴加速度為2-4mL/min。

根據本發明優選的，所述步驟(3)中所述的控制pH值為7.5。反應溫度為75℃。

根據本發明優選的，所述步驟(3)中的清洗是先用蒸餾水清洗2-3次，再用無水乙醇清洗2～3次。

根據本發明優選的，所述步驟(5)中的連續干燥是在電熱真空干燥箱中進行。

根據本發明優選的，步驟(3)中制備的所述表面包覆氫氧化鋁的CaF₂粉末的粒徑為4-8μm。