[發明專利]一種高硬度陶瓷刀具材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410580877.2
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN104355615A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 席少非
• 申請（專利權）人: 合肥市東廬機械制造有限公司
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/622
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 方崢

技術領域

本發明涉及陶瓷切削刀具材料領域，尤其涉及一種高硬度陶瓷刀具材料及其制備方法。

背景技術

????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、化學穩定性好、高耐磨性等特點，是高速鋼等傳統切削工具良好的替代品，解決了鉬、鎳等資源稀缺的問題。但是目前陶瓷切削材料還是存在成本較高，韌性不夠、脆性大、硬度參差不齊、散熱性差、自潤滑性不好等問題，需要解決。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高硬度陶瓷刀具材料及其制備方法，該陶瓷具有極高的硬度和耐磨性，能夠切割高硬度的金屬材料，潤滑性好，不易沾污，切割件表面光滑。

本發明的技術方案如下：

一種高硬度陶瓷刀具材料，其特征在于由下列重量份的原料制成：納米氧化鋯83-89、B2O3?4-7、Nd2O3?1-1.4、氟化鈉1-2、SrO1-1.4、氧化鎂3-5、氧化鈣2-3、氧化鈦1-1.5、硬脂酸鎂0.3-0.4、去離子水適量、聚丙烯酸1-1.4、聚乙二醇0.7-1.2、乙二醇適量、耐磨助劑3-4；

所述耐磨助劑由下列重量份的原料制成：納米石墨0.3-0.5、磷酸鋯1-1.3、納米氧化鋯1-1.3、氧化鈣0.4-0.5、氫氧化鎂0.4-0.6、磷酸1-2、二硫化鉬1-2、氧化鋁2-3、高嶺土0.4-0.8、丙烯酸酯1-2、過硫酸銨0.2-0.3、納米碳0.7-0.9、水10-12、聚乙二醇0.4-0.6；制備方法為：將丙烯酸酯、聚乙二醇加入水中，攪拌均勻，再加入氧化鈣、氫氧化鎂、磷酸、氧化鋁、高嶺土、過硫酸銨，加熱至70-80℃，攪拌反應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，1380-1440℃下煅燒30-40分鐘，粉碎，過40目篩，即得。

所述高硬度陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）將B2O3、Nd2O3、SrO、氧化鎂、氧化鈣、氧化鈦混合，球磨，過250目篩，得到顆粒；

（2）將納米氧化鋯、氧化鎂、氟化鈉、硬脂酸鎂混合，研磨40-60分鐘，得到顆粒；

（3）將前兩步得到的顆粒混合，加入23-28%重量份的去離子水、3-5%重量份的乙二醇，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℃下煅燒1-2小時，取出粉碎，過200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，取混合材料的3-4倍重量份的去離子水，加入聚丙烯酸、聚乙二醇，攪拌均勻，加入混合材料，球磨2-3小時，在110-120℃下烘干，過40目篩，在1580-1640℃下熱壓，熱壓壓力為20-30MPa，熱壓時間為50-60分鐘，即得。

本發明的有益效果

本發明的陶瓷具有極高的硬度和耐磨性，能夠切割高硬度的金屬材料，潤滑性好，不易沾污，切割件表面光滑；通過使用本發明的耐磨助劑，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

一種高硬度陶瓷刀具材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：納米氧化鋯87、B2O3?6、Nd2O3?1.2、氟化鈉1.5、SrO1.2、氧化鎂4、氧化鈣2.5、氧化鈦1.3、硬脂酸鎂0.4、去離子水適量、聚丙烯酸1.2、聚乙二醇1、乙二醇適量、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：納米石墨0.4、磷酸鋯1.2、納米氧化鋯1.2、氧化鈣0.5、氫氧化鎂0.5、磷酸1.5、二硫化鉬1.5、氧化鋁2.5、高嶺土0.6、丙烯酸酯1.5、過硫酸銨0.2、納米碳0.8、水11、聚乙二醇0.5；制備方法為：將丙烯酸酯、聚乙二醇加入水中，攪拌均勻，再加入氧化鈣、氫氧化鎂、磷酸、氧化鋁、高嶺土、過硫酸銨，加熱至75℃，攪拌反應25分鐘，再加入其他剩余成分，攪拌15分鐘，超聲分散7分鐘，過濾，烘干，粉碎，過40目篩，在氮氣氛圍下，1400℃下煅燒35分鐘，粉碎，過40目篩，即得。

所述高硬度陶瓷刀具材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將B2O3、Nd2O3、SrO、氧化鎂、氧化鈣、氧化鈦混合，球磨，過250目篩，得到顆粒；

（2）將納米氧化鋯、氧化鎂、氟化鈉、硬脂酸鎂混合，研磨45分鐘，得到顆粒；

（3）將前兩步得到的顆粒混合，加入25%重量份的去離子水、4%重量份的乙二醇，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℃下煅燒1.5小時，取出粉碎，過200目篩，得到顆粒；