[發(fā)明專利]一種利用電射流沉積技術(shù)制備層狀復(fù)合陶瓷刀具材料素坯的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810442894.8
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN108608555B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李學(xué)木;鄧建新;張亮亮;孫婕
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): B28B1/32
• 分類號(hào): B28B1/32
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

1.一種利用電射流沉積技術(shù)制備層狀復(fù)合陶瓷刀具材料素坯的方法，其特征在于：將陶瓷粉末制成懸浮液后置于電射流沉積裝置中，然后將懸浮液噴涂到模具表面，即得；具體的，所述方法包括如下步驟：

(1)首先將陶瓷粉末與溶劑、粘結(jié)劑混合均勻制成懸浮液，然后將懸浮液置于電射流沉積裝置的注射器中，備用；

(2)將模具放置在電射流沉積裝置的基板上的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，設(shè)置運(yùn)動(dòng)平臺(tái)基板的移動(dòng)距離、速度及柵格間距，設(shè)置懸浮液的流量、高壓電源的電壓、金屬噴頭與石墨模具之間的距離，將懸浮液沉積在模具中，形成陶瓷薄層；

(3)重復(fù)步驟(2)，即得層狀復(fù)合陶瓷刀具材料素坯；

具體的，所述方法包括如下步驟：

1)將WC+Ni混合粉末、TiC+Ni混合粉末分別與無水乙醇、粘結(jié)劑混合均勻制成WC+Ni懸浮液、TiC+Ni懸浮液，備用；

2)將石墨模具放置在電射流沉積裝置的XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)基板上，然后將步驟(1)中的WC+Ni懸浮液、TiC+Ni懸浮液分別置于電射流沉積裝置的兩支注射器中，待用；

3)根據(jù)要沉積的WC陶瓷薄層的面積設(shè)置XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)基板的移動(dòng)距離、速度及柵格間距，通過微量注射泵調(diào)節(jié)注射器中WC+Ni懸浮液的流量，設(shè)置高壓電源的電壓及金屬噴頭與石墨模具之間的距離，開啟微量注射泵，使WC+Ni懸浮液在金屬噴頭出口處形成穩(wěn)定的微米級(jí)射流及納米級(jí)液滴，并在石墨模具內(nèi)沉積出第一層WC陶瓷薄層，并將石墨模具置于電熱恒溫干燥箱內(nèi)進(jìn)行干燥處理，完成第一層WC陶瓷薄層的沉積成型；

4)關(guān)閉高壓電源，通過微量注射泵控制WC+Ni懸浮液停止從金屬噴頭流出，根據(jù)要沉積的TiC陶瓷薄層的面積設(shè)置XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)基板的移動(dòng)距離、速度及柵格間距，通過微量注射泵調(diào)節(jié)中TiC+Ni懸浮液的流量，設(shè)置高壓電源的電壓及金屬噴頭與石墨模具之間的距離，開啟微量注射泵，使TiC+Ni懸浮液在金屬噴頭出口處形成穩(wěn)定的微米級(jí)射流及納米級(jí)液滴，并在步驟3)中已沉積的WC陶瓷薄層上沉積出TiC陶瓷薄層，并將石墨模具置于電熱恒溫干燥箱內(nèi)進(jìn)行干燥處理，完成第一層TiC陶瓷薄層的沉積成型；

5)重復(fù)步驟3)、4)，進(jìn)行WC陶瓷薄層和TiC陶瓷薄層的交替疊層沉積，制備出所需尺寸規(guī)格的層狀WC/TiC或陶瓷刀具材料素坯。

2.如權(quán)利要求1所述的利用電射流沉積技術(shù)制備層狀復(fù)合陶瓷刀具材料素坯的方法，其特征在于：步驟1)中，所述TiC被Al₂O₃代替，相應(yīng)地，所述步驟2)～5)中的TiC均被Al₂O₃代替。

3.如權(quán)利要求1所述的利用電射流沉積技術(shù)制備層狀復(fù)合陶瓷刀具材料素坯的方法，其特征在于：步驟1)中，所述WC、TiC、Ni粉末的粒徑均小于100nm。

4.如權(quán)利要求2所述的利用電射流沉積技術(shù)制備層狀復(fù)合陶瓷刀具材料素坯的方法，其特征在于：步驟1)中，所述Al₂O₃的粒徑小于100nm。

5.如權(quán)利要求1所述的利用電射流沉積技術(shù)制備層狀復(fù)合陶瓷刀具材料素坯的方法，其特征在于：步驟3)、4)中，所述高壓電源的輸出電壓為0.1-10Kv；

步驟3)、4)中，所述懸浮液的流量為1×10^-12m³·s^-1～1×10^-10m³·s^-1；

步驟3)、4)中，所述沉積的單層陶瓷薄層的高度為2～10mm。

6.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法制備的層狀復(fù)合陶瓷刀具材料素坯。

7.如權(quán)利要求6所述的層狀復(fù)合陶瓷刀具材料素坯加工而成的復(fù)合陶瓷刀具。

8.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的利用電射流沉積技術(shù)制備層狀復(fù)合陶瓷刀具材料素坯的方法在機(jī)械加工領(lǐng)域中的應(yīng)用。