[發明專利]一種自潤滑性切削刀具用氧化鋁陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 201410630446.2
• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN104387041A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 朱江玲
• 申請（專利權）人: 合肥皖為電氣設備工程有限責任公司
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;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: 余成俊

技術領域

本發明涉及陶瓷刀具材料領域，尤其涉及一種自潤滑性切削刀具用氧化鋁陶瓷及其制備方法。

背景技術

目前切削鋼材、鑄鐵、合金鋼材及不銹鋼材等普遍采用碳化物基的硬質合金（WC－Co、WC－TiC－Co）。對于某些特殊材料也采用硬度最高的金剛石及立方氮化硼（CBN），但它們的強度比硬質合金較低，且金剛石工具不利于切削鋼鐵材料，因為碳質元素的金剛石易與鐵元素反應生成碳化鐵，而使金剛石損耗。而陶瓷刀具對鐵基等很多材料都不起反應，對加工冷硬鑄鐵、司太立合金、耐熱鎳基合金等具有較好的性能。

目前陶瓷刀具有很多優良的性能，具有高硬度、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，但是這些陶瓷成本較高，種類少，還需要進一步研究新的陶瓷材料，降低成本，同時改進陶瓷刀具的韌性、散熱性、抗彎折、抗磨等使用性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自潤滑性切削刀具用氧化鋁陶瓷及其制備方法，該陶瓷潤滑性好，切削時不易損傷工件，散熱性好，而且具有很好的韌性，是切削工具優質的材料。

本發明的技術方案如下：

一種自潤滑性切削刀具用氧化鋁陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成：木節土2-3、焦寶石3-4、玻璃粉3-5、棒狀氧化鋁顆粒76-82、鱗片石墨3-4、過氧化鈉1-1.5、碳化硅5-8、鉬粉0.5-0.7、鎳粉0.4-0.7、乙醇適量、硅烷偶聯劑kh-550?0.4-0.7、去離子水適量、聚丙烯酸1-1.5、聚乙二醇1.2-1.6、抗磨助劑4-5；

所述抗磨助劑由下列重量份的原料制成：氧化鑭0.2-0.3、納米氧化鋯0.6-0.9、三氧化二釔0.4-0.5、納米氧化鋁0.3-0.5、醋酸5-7、硝酸釔0.3-0.5、氧氯化鋯3-3.5、1-2%鹽酸溶液適量、水適量；制備方法為：將硝酸釔、氧氯化鋯加入24-30重量份的水中，攪拌溶解后滴加醋酸，磁力攪拌4-5個小時，加入納米氧化鋯、納米氧化鋁，繼續攪拌2-3個小時，置于室溫下1-2天，再邊攪拌邊加入三氧化二釔、氧化鑭，攪拌2-3個小時，在120-130℃油浴中攪拌至干燥，送入煅燒爐，在氮氣氛圍中，1200-1500℃下煅燒50-60分鐘，加入2-3倍重量份的1-2%鹽酸溶液洗滌2-3次，水洗至中性，烘干，粉碎，過100目篩，即得。

所述自潤滑性切削刀具用氧化鋁陶瓷的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）將木節土、焦寶石、鉬粉、鎳粉混合后球磨，過250目篩，加入4-5倍重量份的去離子水，攪拌后加入硅烷偶聯劑kh-550，加熱至70-80℃，攪拌10-15分鐘，再加入過氧化鈉、鱗片石墨，繼續攪拌30-40分鐘，噴霧干燥，得到顆粒，再送入煅燒爐中，在氮氣氛圍中，在700-800℃下煅燒40-50分鐘，粉碎，過100目篩，得到顆粒；

（2）將玻璃粉、棒狀氧化鋁顆粒、碳化硅混合，加入0.8-1倍重量份的乙醇，球磨至200目以下，干燥，得到顆粒；

（3）將前兩步得到的顆粒與除聚丙烯酸、聚乙二醇以外的其他剩余成分混合，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1-2小時，超聲分散13-17分鐘，在110-120℃下烘干，過40目篩，得到顆粒；

（4）將第（3）步得到的顆粒在氮氣氛圍中，在1610-1670℃下熱壓，熱壓壓力為25-30MPa，熱壓時間為40-50分鐘，自然冷卻，即得。

本發明的有益效果

本發明的陶瓷使用了棒狀氧化鋁顆粒、鱗片石墨，使得陶瓷潤滑性好，切削時不易損傷工件，散熱性好，而且具有很好的韌性，是切削工具優質的材料；通過使用本發明的抗磨助劑，能夠增加陶瓷的耐磨性和耐熱性。

具體實施方式

一種自潤滑性切削刀具用氧化鋁陶瓷，由下列重量份（公斤）的原料制成：木節土2.5、焦寶石3.5、玻璃粉4、棒狀氧化鋁顆粒79、鱗片石墨3.5、過氧化鈉1.3、碳化硅6、鉬粉0.6、鎳粉0.6、乙醇適量、硅烷偶聯劑kh-550?0.6、去離子水適量、聚丙烯酸1.3、聚乙二醇1.4、抗磨助劑4.5；