[發明專利]一種氮化碳基復合陶瓷刀具材料、其制備方法與切削刀具

有效

• 申請號: 202210026265.3
• 申請日: 2022-01-11
• 公開（公告）號: CN114394839B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 黃傳真;張巖;劉含蓮;史振宇;姚鵬;王真;徐龍華;黃水泉;王軍;朱洪濤;鄒斌
• 申請（專利權）人: 山東大學;燕山大學
• 主分類號: C04B35/587
• 分類號: C04B35/587;C04B35/645
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王磊

本發明涉及新材料技術領域，尤其涉及一種氮化碳復合陶瓷刀具材料、其制備方法與切削刀具，其原料包括氮化碳、碳氮化鈦、鉬、鎳和鈷，以氮化碳作為基體相，碳氮化鈦作為增強相添加到氮化碳基復合陶瓷材料中，配以鉬、鎳和鈷作為合適的燒結助劑，通過真空熱壓燒結工藝制備出致密的復合刀具材料。制備的氮化碳基復合陶瓷刀具材料具有低成本、高硬度、高抗彎強度和高斷裂韌度等優勢，是促進氮化碳材料的創新、發展、推廣應用的重要途徑。

技術領域

本發明涉及新材料技術領域，尤其涉及一種氮化碳基復合陶瓷刀具材料、其制備方法與切削刀具。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

據發明人研究了解，氮化碳目前在刀具領域的應用只是作為涂層。氮化碳涂層刀具表面硬度高，使用壽命顯著延長，適于高速精加工，但是當涂層破損后刀具切削性能明顯下降。氮化碳具有較高的熔點、高硬度、優異的化學穩定性，但其作為基體相燒結性能較差。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供氮化碳復合陶瓷刀具材料、其制備方法與切削刀具。制備的氮化碳基復合陶瓷刀具材料具有低成本、高硬度、高抗彎強度和高斷裂韌度等優勢，是促進氮化碳材料的創新、發展、推廣應用的重要途徑。

為解決以上技術問題，本發明的以下一個或多個實施例提供了如下技術方案：

第一方面，本發明提供一種氮化碳基復合陶瓷刀具材料，其原料包括氮化碳、碳氮化鈦、鉬、鎳和鈷，氮化碳、碳氮化鈦、鉬、鎳和鈷的重量比(％)為40-70：20-45：2-8：2-8：2-8。

以氮化碳作為基體相，需要添加增強相和燒結助劑，才能保證氮化碳基復合陶瓷刀具材料的力學性能，本發明經過研究表明，當碳氮化鈦作為增強相時燒結助劑的添加種類對于氮化碳基復合陶瓷刀具材料的力學性能影響較大，此時，以鉬、鎳和鈷作為燒結助劑時，能夠保證氮化碳基復合陶瓷刀具材料的力學性能。

第二方面，本發明提供一種上述氮化碳基復合陶瓷刀具材料的制備方法，包括如下步驟：

分別對氮化碳、碳氮化鈦、鉬、鎳和鈷進行單獨球磨；

將球磨后的原料粉末按設定比例混合球磨、干燥，得到混合物料；

將混合物料進行真空熱壓燒結，得到氮化碳基復合陶瓷刀具材料。

本發明以氮化碳作為基體相，碳氮化鈦作為增強相添加到氮化碳基復合陶瓷材料中，配以鉬、鎳和鈷作為燒結助劑，通過真空熱壓燒結工藝制備出致密的復合刀具材料，從而提高氮化碳基復合陶瓷刀具材料的力學性能。

第三方面，本發明提供一種切削刀具，由上述氮化碳基復合陶瓷刀具材料制備而成。

與現有技術相比，本發明的以上一個或多個技術方案取得了以下有益效果：

本發明所使用的設備簡單且安全性好，制備工藝穩定，操作處理簡單，生產效率高。該工藝通過以氮化碳為復合陶瓷材料的基體相，添加增強相，并優化材料組分配比、燒結溫度、保溫時間等參數，制備出了一種新型氮化碳基復合陶瓷刀具材料，是氮化碳在陶瓷刀具材料領域的全新應用。

氮化碳基復合陶瓷刀具材料具有低成本、高硬度、高抗彎強度和高斷裂韌度等優勢，是促進氮化碳材料的創新、發展、推廣應用的重要途徑。

附圖說明

圖1為本發明實施例1制備的氮化碳基復合陶瓷刀具材料的SEM圖。

具體實施方式

應該指出，以下詳細說明都是示例性的，旨在對本發明提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本發明所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。