一種高耐磨性切削陶瓷及其制備方法
【專利摘要】一種高耐磨性切削陶瓷，由下列重量份的原料制成：鋁溶膠2-3、硅溶膠1-2、氧化鈦晶須10-14、碳化鉭晶須10-15、六鈦酸鉀晶須10-15、β-Si3N4晶須10-14、偏鋁酸鈉4-6、氮化鋁40-45、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1-1.5、聚乙二醇1.2-1.6、抗磨助劑4-5；本發(fā)明的陶瓷的硬度高，尤其具有很高的抗彎強(qiáng)度和耐磨性，適合制作切削工具，耐持久工作；通過使用本發(fā)明的抗磨助劑，能夠增加陶瓷的耐磨性和耐熱性。
【專利說明】一種高耐磨性切削陶瓷及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷刀具材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高耐磨性切削陶瓷及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前切削鋼材、鑄鐵、合金鋼材及不銹鋼材等普遍采用碳化物基的硬質(zhì)合金(WC - Co、WC - TiC - Co)。對(duì)于某些特殊材料也采用硬度最高的金剛石及立方氮化硼(CBN)，但它們的強(qiáng)度比硬質(zhì)合金較低，且金剛石工具不利于切削鋼鐵材料，因?yàn)樘假|(zhì)元素的金剛石易與鐵元素反應(yīng)生成碳化鐵，而使金剛石損耗。而陶瓷刀具對(duì)鐵基等很多材料都不起反應(yīng)，對(duì)加工冷硬鑄鐵、司太立合金、耐熱鎳基合金等具有較好的性能。
[0003]目前陶瓷刀具有很多優(yōu)良的性能，具有高硬度、高密度、耐高溫，抗磁化、抗氧化、耐腐蝕性強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好、高耐磨性等特點(diǎn)，但是這些陶瓷成本較高，種類少，還需要進(jìn)一步研宄新的陶瓷材料，降低成本，同時(shí)改進(jìn)陶瓷刀具的韌性、散熱性、抗彎折、抗磨等使用性會(huì)K。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種高耐磨性切削陶瓷及其制備方法，該陶瓷的硬度高，尤其具有很高的抗彎強(qiáng)度和耐磨性，適合制作切削工具，耐持久工作。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高耐磨性切削陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成:鋁溶膠2-3、硅溶膠1-2、氧化鈦晶須10-14、碳化鉭晶須10-15、六鈦酸鉀晶須10-15、β -Si3N4晶須10-14、偏鋁酸鈉4-6、氮化鋁40-45、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1-1.5、聚乙二醇1.2-1.6、抗磨助劑4-5 ；
所述抗磨助劑由下列重量份的原料制成:氧化鑭0.2-0.3、納米氧化鋯0.6-0.9、三氧化二釔0.4-0.5、納米氧化鋁0.3-0.5、醋酸5-7、硝酸釔0.3-0.5、氧氯化鋯3-3.5、1-2%鹽酸溶液適量、水適量；制備方法為:將硝酸釔、氧氯化鋯加入24-30重量份的水中，攪拌溶解后滴加醋酸，磁力攪拌4-5個(gè)小時(shí)，加入納米氧化鋯、納米氧化鋁，繼續(xù)攪拌2-3個(gè)小時(shí)，置于室溫下1-2天，再邊攪拌邊加入三氧化二釔、氧化鑭，攪拌2-3個(gè)小時(shí)，在120-130°C油浴中攪拌至干燥，送入煅燒爐，在氮?dú)夥諊校?200-1500°C下煅燒50-60分鐘，加入2-3倍重量份的1-2%鹽酸溶液洗滌2-3次，水洗至中性，烘干，粉碎，過100目篩，即得。
[0006]所述高耐磨性切削陶瓷的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)將氧化鈦晶須、碳化鉭晶須、六鈦酸鉀晶須、β-Si3N4晶須混合，加入4-5倍重量份的去離子水，攪拌后加熱至70-80°C，攪拌10-15分鐘，再加入偏鋁酸鈉、鋁溶膠、硅溶膠，繼續(xù)攪拌30-40分鐘，噴霧干燥，得到顆粒，再送入煅燒爐中，在氮?dú)夥諊?，?00-800°C下煅燒40-50分鐘，粉碎，過50目篩，得到顆粒；
(2)將氮化鋁加入0.8-1倍重量份的乙醇，球磨至50目以下，干燥，得到顆粒；
(3)將前兩步得到的顆粒與除聚丙烯酸、聚乙二醇以外的其他剩余成分混合，取混合材料的3-4倍重量份的去離子水，加入聚丙烯酸、聚乙二醇，攪拌均勻，加入混合材料，球磨1-2小時(shí)，超聲分散13-17分鐘，在110-120°C下烘干，過40目篩，得到顆粒；
(4)將第(3)步得到的顆粒在氮?dú)夥諊?，?610-1670 °C下熱壓，熱壓壓力為25-30MPa，熱壓時(shí)間為40-50分鐘，自然冷卻，即得。
[0007]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的陶瓷的硬度高，尤其具有很高的抗彎強(qiáng)度和耐磨性，適合制作切削工具，耐持久工作；通過使用本發(fā)明的抗磨助劑，能夠增加陶瓷的耐磨性和耐熱性。

【具體實(shí)施方式】
[0008]一種高耐磨性切削陶瓷，由下列重量份(公斤)的原料制成:鋁溶膠2.5、硅溶膠
1.5、氧化鈦晶須12、碳化鉭晶須13、六鈦酸鉀晶須13、β -Si3N4晶須12、偏鋁酸鈉5、氮化鋁43、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1.3、聚乙二醇1.4、抗磨助劑4.5 ；
所述抗磨助劑由下列重量份(公斤)的原料制成:氧化鑭0.2、納米氧化鋯0.8、三氧化二釔0.4、納米氧化鋁0.4、醋酸6、硝酸釔0.4、氧氯化鋯3.3、1.5%鹽酸溶液適量、水適量；制備方法為:將硝酸釔、氧氯化鋯加入27重量份的水中，攪拌溶解后滴加醋酸，磁力攪拌
4.5個(gè)小時(shí)，加入納米氧化鋯、納米氧化鋁，繼續(xù)攪拌2.5個(gè)小時(shí)，置于室溫下1.5天，再邊攪拌邊加入三氧化二釔、氧化鑭，攪拌2.5個(gè)小時(shí)，在125°C油浴中攪拌至干燥，送入煅燒爐，在氮?dú)夥諊校?400°C下煅燒55分鐘，加入2.5倍重量份的1.5%鹽酸溶液洗滌3次，水洗至中性，烘干，粉碎，過100目篩，即得。
[0009]所述高耐磨性切削陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
(1)將氧化鈦晶須、碳化鉭晶須、六鈦酸鉀晶須、β-Si3N4晶須混合，加入4.5倍重量份的去離子水，攪拌后加熱至75°C，攪拌13分鐘，再加入偏鋁酸鈉、鋁溶膠、硅溶膠，繼續(xù)攪拌35分鐘，噴霧干燥，得到顆粒，再送入煅燒爐中，在氮?dú)夥諊?，?50°C下煅燒45分鐘，粉碎，過50目篩，得到顆粒；
(2)將氮化鋁加入0.9倍重量份的乙醇，球磨至50目以下，干燥，得到顆粒；
(3)將前兩步得到的顆粒與除聚丙烯酸、聚乙二醇以外的其他剩余成分混合，取混合材料的3.5倍重量份的去離子水，加入聚丙烯酸、聚乙二醇，攪拌均勻，加入混合材料，球磨
1.5小時(shí)，超聲分散15分鐘，在115°C下烘干，過40目篩，得到顆粒；
(4)將第(3)步得到的顆粒在氮?dú)夥諊?，?650°C下熱壓，熱壓壓力為28MPa，熱壓時(shí)間為45分鐘，自然冷卻，即得。
[0010]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):
該實(shí)施例陶瓷的維氏硬度為104GPa，抗彎強(qiáng)度為1180MPa，斷裂韌性為16MPa.m1/2。
【權(quán)利要求】
1.一種高耐磨性切削陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成:鋁溶膠2-3、硅溶膠1-2、氧化鈦晶須10-14、碳化鉭晶須10-15、六鈦酸鉀晶須10-15、β -Si3N4晶須10-14、偏鋁酸鈉4-6、氮化鋁40-45、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1-1.5、聚乙二醇1.2-1.6、抗磨助劑4-5 ； 所述抗磨助劑由下列重量份的原料制成:氧化鑭0.2-0.3、納米氧化鋯0.6-0.9、三氧化二釔0.4-0.5、納米氧化鋁0.3-0.5、醋酸5-7、硝酸釔0.3-0.5、氧氯化鋯3-3.5、1-2%鹽酸溶液適量、水適量；制備方法為:將硝酸釔、氧氯化鋯加入24-30重量份的水中，攪拌溶解后滴加醋酸，磁力攪拌4-5個(gè)小時(shí)，加入納米氧化鋯、納米氧化鋁，繼續(xù)攪拌2-3個(gè)小時(shí)，置于室溫下1-2天，再邊攪拌邊加入三氧化二釔、氧化鑭，攪拌2-3個(gè)小時(shí)，在120-130°C油浴中攪拌至干燥，送入煅燒爐，在氮?dú)夥諊校?200-1500°C下煅燒50-60分鐘，加入2-3倍重量份的1-2%鹽酸溶液洗滌2-3次，水洗至中性，烘干，粉碎，過100目篩，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高耐磨性切削陶瓷的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將氧化鈦晶須、碳化鉭晶須、六鈦酸鉀晶須、β-Si3N4晶須混合，加入4-5倍重量份的去離子水，攪拌后加熱至70-80°C，攪拌10-15分鐘，再加入偏鋁酸鈉、鋁溶膠、硅溶膠，繼續(xù)攪拌30-40分鐘，噴霧干燥，得到顆粒，再送入煅燒爐中，在氮?dú)夥諊校?00-800°C下煅燒40-50分鐘，粉碎，過50目篩，得到顆粒； (2)將氮化鋁加入0.8-1倍重量份的乙醇，球磨至50目以下，干燥，得到顆粒； (3)將前兩步得到的顆粒與除聚丙烯酸、聚乙二醇以外的其他剩余成分混合，取混合材料的3-4倍重量份的去離子水，加入聚丙烯酸、聚乙二醇，攪拌均勻，加入混合材料，球磨1-2小時(shí)，超聲分散13-17分鐘，在110-120°C下烘干，過40目篩，得到顆粒； (4)將第(3)步得到的顆粒在氮?dú)夥諊?，?610-1670°C下熱壓，熱壓壓力為25-30MPa，熱壓時(shí)間為40-50分鐘，自然冷卻，即得。
【文檔編號(hào)】C04B35/622GK104446582SQ201410630544
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】朱江玲 申請(qǐng)人:合肥皖為電氣設(shè)備工程有限責(zé)任公司