[發明專利]一種利用電射流沉積技術制備層狀復合陶瓷刀具材料素坯的方法

有效

• 申請號: 201810442894.8
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108608555B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 李學木;鄧建新;張亮亮;孫婕
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B28B1/32
• 分類號: B28B1/32
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明涉及一種利用電射流沉積技術制備層狀復合陶瓷刀具材料素坯的方法，屬于機械切削刀具制造技術領域。所述方法包括：（1）首先將陶瓷粉末與溶劑、粘結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；（2）將模具置于電射流沉積裝置的基板上的運動平臺上，設置運動平臺基板的移動距離、速度及柵格間距，設置懸浮液的流量、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）重復步驟（2），即得層狀復合陶瓷刀具材料素坯。本發明利用電射流沉積技術，在微納米尺度上沉積陶瓷刀具漿料薄層，實現了層狀復合陶瓷刀具材料素坯內部材料的有序排列。

技術領域

本發明涉及機械切削刀具制造技術領域，尤其涉及一種利用電射流沉積技術制備層狀復合陶瓷刀具材料素坯的方法。

背景技術

層狀復合陶瓷刀具材料是一種模擬了貝殼微觀結構的仿生結構材料，其一般是在脆性陶瓷材料層與層之間添加不同材料層以克服陶瓷脆性大等缺陷。與普通陶瓷刀具相比，層狀復合陶瓷刀具具有硬度和抗彎強度高、斷裂韌度高、抗熱震性好等優點。

目前，常見的層狀復合陶瓷刀具材料的制備方法主要有流延成型法、凝膠注模成型法和電泳沉積成型法等。流延成型法是利用刮刀和基帶的相對運動將陶瓷漿料制成一定厚度的濕膜，然后經過烘干、去膠、燒結等工藝成膜。此方法易于實現大尺寸陶瓷薄膜的批量生產，但對漿料流動性有較高的要求，漿料中含有大量粘結劑和溶劑，燒結過程中易產生較多的氣孔，影響陶瓷刀具性能。凝膠注模成型法采用高分子、催化劑、引發劑和陶瓷顆粒制成陶瓷漿料，將陶瓷漿料注入模具，干燥成坯。此方法易于實現復雜形狀陶瓷素坯的成型，但成型坯體的開裂、漿料的氣泡問題尚未有效解決。電泳沉積成型法是在直流電場的作用下，陶瓷粉體和增強體的懸浮液中荷電質點逐步向電極遷移，最終在電極上沉積，形成一定形狀的坯體。此方法可以實現2μm層厚的陶瓷薄膜制備，且成型坯體界面光滑度較好，但是電泳沉積成型設備復雜，沉積過程常常出現其他電化學反應，影響成膜質量。

綜上，現有的層狀復合陶瓷刀具的制備工藝仍然存在刀具材料中易留下氣孔、坯體易開裂、工藝復雜等問題，因此，有必要開發一種新的復合陶瓷刀具材料的制備方法，以期克服上述問題，獲得質量優良的復合陶瓷刀具。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明旨在提供一種利用電射流沉積技術制備層狀復合陶瓷刀具材料素坯的方法。本發明利用電射流沉積技術具有的沉積精度高(納米級)、可控性好、漿料適應性廣的特點，通過在微納米尺度上沉積陶瓷刀具漿料薄層，實現了層狀復合陶瓷刀具材料素坯內部材料的有序排列；本發明提出的方法實現了層狀復合陶瓷刀具材料素坯加工成型的整體一體化以及內部各陶瓷薄層結構的有序排列，有效避免了成型過程中氣孔的出現和坯體開裂的問題，大大簡化了層狀復合陶瓷刀具的制備工藝，降低了加工成本。

本發明的目的之一是提供利用電射流沉積技術制備層狀復合陶瓷刀具材料素坯的方法。

本發明的目的之二是提供電射流沉積技術制備的層狀復合陶瓷刀具材料素坯。

本發明的目的之三是提供利用電射流沉積技術制備的層狀復合陶瓷刀具材料素坯加工而成的復合陶瓷刀具。

本發明的目的之四是提供層狀復合陶瓷刀具材料素坯的制備方法及其制備的層狀復合陶瓷刀具材料素坯以及由層狀復合陶瓷刀具材料素坯加工而成的復合陶瓷刀具的應用。

為實現上述發明目的，具體的，本發明公開了下述技術方案：

首先，本發明公開了一種利用電射流沉積技術制備層狀復合陶瓷刀具材料素坯的方法：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，所述層狀復合陶瓷刀具材料素坯的制備方法包括如下步驟：

(1)首先將陶瓷粉末與溶劑、粘結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；