[發(fā)明專利]一種氮化硅陶瓷刀具及其制備方法和應用

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• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112745127A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設計）人: 伍尚華;鄒文勁;楊平
• 申請（專利權）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/622;C04B35/645;C04B35/64;B33Y70/10;B33Y10/00;B28B1/00;C04B41/87;B23B27/00;B23B27/14;B23B27/22
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 賈小慧

1.一種氮化硅陶瓷刀具的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，將氮化硅粉體與燒結助劑混合球磨并干燥過篩得到混合粉體；

步驟二，將所述混合粉體、光固化樹脂、光引發(fā)劑和分散劑利用均質(zhì)機混合，得到光固化氮化硅陶瓷漿料；

步驟三，將刀具3D模型輸入計算機中，利用軟件對模型進行切片，對所述光固化氮化硅陶瓷漿料進行光固化成型，得到成型刀具坯體；

步驟四，將所述成型刀具坯體進行脫脂和燒結，得到帶有斷屑槽、表面花紋結構的氮化硅陶瓷刀具；

所述燒結助劑為M_xO_y和Re₂O₃；

所述M_xO_y選自Al₂O₃或MgO；

所述Re₂O₃中Re選自Y、La、Yb、Sc、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Lu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm中的一種或多種。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合粉體中，氮化硅粉體、M_xO_y和Re₂O₃的質(zhì)量比為(85-96)：(1-5)：(3-10)。

3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，還包括步驟五，通過物理氣相沉積工藝或化學氣相沉積工藝在氮化硅陶瓷刀具表面制備涂層；

所述涂層包括Al₂O₃、TiCN、TiC、TiN、TiAlN、TiB₂和TiAlCrN涂層中的一種或多種。

4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述脫脂具體為將所述成型刀具坯體置于空氣氣氛排膠爐中，以0.2-5℃/min的速率升溫至400-500℃，保溫1-3h脫脂。

5.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述燒結具體為將所述成型刀具坯體置于氣氛燒結爐中，在氣壓為0.1-0.2MPa的條件下，以1-10℃/min的速率升溫至1600-1950℃并保溫1-5h燒結；

所述氣氛燒結爐為氮氣或氬氣燒結爐。

6.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述燒結具體為將所述成型刀具坯體置于氣壓燒結爐中，通入氮氣或氬氣，氣壓為1-20MPa，以1-10℃/min的速率升溫至1600-1950℃并保溫1-5h燒結。

7.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述燒結具體為將所述成型刀具坯體置于氣氛燒結爐中，在氣壓為0.1-0.2MPa的條件下，以1-10℃/min的速率升溫至1600-1950℃并保溫1-5h燒結后，再將氣氛燒結后的所述成型刀具坯體置于熱等靜壓爐中燒結，通入氮氣或氬氣，在氣壓為100-200MPa的條件下，以1-10℃/min的速率升溫至1600-1950℃，保溫時間30min-150min燒結。

8.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述燒結為微波燒結或放電等離子燒結。

9.一種氮化硅陶瓷刀具，其特征在于，根據(jù)權利要求1-8任一項所述的氮化硅陶瓷刀具的制備方法制備得到。

10.權利要求1-8任一項所述的制備方法制備的氮化硅陶瓷刀具和權利要求9所述的氮化硅陶瓷刀具在切削高溫合金和灰鑄鐵中的應用。