[發明專利]一種氮化硅陶瓷刀具及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011625532.6
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112745127A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 伍尚華;鄒文勁;楊平
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 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: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 賈小慧

本申請屬于陶瓷材料的技術領域，尤其涉及一種氮化硅陶瓷刀具及其制備方法和應用，本申請提供的氮化硅陶瓷刀具的制備方法，通過光固化含氮化硅粉體的陶瓷漿料，可制備帶有高精度的圓弧刀刃、斷屑槽、表面花紋等復雜形狀的氮化硅陶瓷刀具，減小了切削阻力，提高了切削效率；通過在氮化硅粉體中摻雜燒結助劑，能有效提高氮化硅陶瓷的斷裂韌性和強度，本申請提供的氮化硅陶瓷刀具及其制備方法和應用，能有效解決現有技術中無法制備帶有用于提高切削效率的高精度的斷屑槽、表面花紋結構的氮化硅陶瓷刀具以及氮化硅陶瓷刀具制備成本高、使用壽命短的技術問題。

技術領域

本申請屬于陶瓷材料的技術領域，尤其涉及一種氮化硅陶瓷刀具及其制備方法和應用。

背景技術

氮化硅陶瓷具有較高的硬度、耐磨性，是理想高溫結構材料之一，因此，氮化硅陶瓷刀具能夠很好地加工灰鑄鐵和鎳基高溫合金。

現有氮化硅陶瓷刀具的成型和燒結流程分為兩類，一種是將氮化硅陶瓷熱壓燒結成固定形狀，然后通過后期機械加工成具有某種形狀的氮化硅陶瓷刀具；另一種是將氮化硅陶瓷粉末通過等靜壓的方式成型，然后通過無壓燒結或者氣壓燒結的方式燒結，最后通過機械加工而獲到氮化硅陶瓷刀具。在現有制備氮化硅陶瓷刀具的過程中，由于氮化硅陶瓷的硬度高、耐磨性較好，導致常規的機械加工工藝無法制備帶有圓弧刀刃、斷屑槽、表面花紋等復雜形狀的氮化硅陶瓷刀具。這些常規的陶瓷刀具制備方法不僅加工余量大，加工效率低、成本高；而且制備的陶瓷刀具的精度低，不帶有斷屑槽，導致刀具壽命很短。

現有氮化硅陶瓷刀具高速干式削切時，常因為氮化硅陶瓷刀具韌性不夠而斷裂，導致氮化硅陶瓷刀具使用壽命短。

發明內容

有鑒于此，本申請提供了一種氮化硅陶瓷刀具及其制備方法，用于解決現有技術中無法制備帶有用于提高切削效率的高精度的斷屑槽、表面花紋結構的氮化硅陶瓷刀具以及氮化硅陶瓷刀具制備成本高、使用壽命短的技術問題。

本申請第一方面提供了一種氮化硅陶瓷刀具的制備方法，包括步驟：

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、光引發劑和分散劑利用均質機混合，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。

優選的，所述混合粉體中，氮化硅粉體、M_xO_y和Re₂O₃的質量比為(85-96)：(1-5)：(3-10)。

優選的，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；

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