一种高韧性陶瓷刀材料及其制备方法技术

一种高韧性陶瓷刀材料，由下列重量份的原料制成：硅藻土0.4-0.5、桐油2-3、锂辉石3-4、高岭土3-4、卡拉胶2-3、莫来石晶须4-6、Cr粉1.5-1.8、纳米碳化钛33-38、纳米氮化钛40-45、碳化硅10-14、去离子水适量、聚丙烯酸1-1.4、聚乙二醇0.7-1.2、乙二醇适量、耐磨助剂3-4；本发明专利技术的陶瓷成本低廉，工艺简单，整体性能优异，该材料制做的刀具，断裂韧性、抗弯强度、硬度和抗磨损性能好，寿命长，性价比合理；通过使用莫来石晶须，增加了陶瓷的韧性和耐磨性；通过使用本发明专利技术的耐磨助剂，能够增加陶瓷的表面光滑性、耐磨性和耐热性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及陶瓷切削刀具材料领域，尤其涉及一种高韧性陶瓷刀材料及其制备方法。
技术介绍
    陶瓷切削工具具备了高硬度、高密度、耐高温，抗磁化、抗氧化、耐腐蚀性强、化学稳定性好、高耐磨性等特点，是高速钢等传统切削工具良好的替代品，解决了钼、镍等资源稀缺的问题。但是目前陶瓷切削材料还是存在成本较高，韧性不够、脆性大、硬度参差不齐、散热性差、自润滑性不好等问题，需要解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高韧性陶瓷刀材料及其制备方法，该陶瓷成本低廉，工艺简单，整体性能优异，该材料制做的刀具，断裂韧性、抗弯强度、硬度和抗磨损性能好，寿命长，性价比合理。本专利技术的技术方案如下：一种高韧性陶瓷刀材料，其特征在于由下列重量份的原料制成：硅藻土0.4-0.5、桐油2-3、锂辉石3-4、高岭土3-4、卡拉胶2-3、莫来石晶须4-6、Cr粉1.5-1.8、纳米碳化钛33-38、纳米氮化钛40-45、碳化硅10-14、去离子水适量、聚丙烯酸1-1.4、聚乙二醇0.7-1.2、乙二醇适量、耐磨助剂3-4；所述耐磨助剂由下列重量份的原料制成：纳米石墨0.3-0.5、磷酸锆1-1.3、纳米氧化锆1-1.3、氧化钙0.4-0.5、氢氧化镁0.4-0.6、磷酸1-2、二硫化钼1-2、氧化铝2-3、高岭土0.4-0.8、丙烯酸酯1-2、过硫酸铵0.2-0.3、纳米碳0.7-0.9、水10-12、聚乙二醇0.4-0.6；制备方法为：将丙烯酸酯、聚乙二醇加入水中，搅拌均匀，再加入氧化钙、氢氧化镁、磷酸、氧化铝、高岭土、过硫酸铵，加热至70-80℃，搅拌反应20-30分钟，再加入其他剩余成分，搅拌10-20分钟，超声分散6-8分钟，过滤，烘干，粉碎，过40目筛，在氮气氛围下，1380-1440℃下煅烧30-40分钟，粉碎，过40目筛，即得。所述高韧性陶瓷刀材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将硅藻土、高岭土、Cr粉、碳化硅混合，球磨，过300目筛，得到颗粒；（2）将纳米碳化钛、纳米氮化钛、锂辉石、莫来石晶须混合，球磨，过250目筛，得到颗粒；（3）将桐油、卡拉胶与前两步得到的颗粒混合，加入23-28%重量份的去离子水、3-5%重量份的乙二醇，混合成泥状，送入球磨机中球磨2-3个小时，干燥，送入煅烧炉中，在800-900℃下煅烧1-2小时，取出粉碎，过200目筛，得到颗粒；（4）将第（3）步得到的颗粒与其他剩余成分混合，取混合材料的3-4倍重量份的去离子水，加入聚丙烯酸、聚乙二醇，搅拌均匀，加入混合材料，球磨2-3小时，在110-120℃下烘干，过40目筛，在1680-1740℃下热压，热压压力为25-30MPa，热压时间为50-60分钟，即得。本专利技术的有益效果本专利技术的陶瓷成本低廉，工艺简单，整体性能优异，该材料制做的刀具，断裂韧性、抗弯强度、硬度和抗磨损性能好，寿命长，性价比合理；通过使用莫来石晶须，增加了陶瓷的韧性和耐磨性；通过使用本专利技术的耐磨助剂，能够增加陶瓷的表面光滑性、耐磨性和耐热性。具体实施方式一种高韧性陶瓷刀材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：硅藻土0.4、桐油2.5、锂辉石3.5、高岭土3.5、卡拉胶2.5、莫来石晶须5、Cr粉1.6、纳米碳化钛36、纳米氮化钛43、碳化硅12、去离子水适量、聚丙烯酸1.2、聚乙二醇0.9、乙二醇适量、耐磨助剂3.5；所述耐磨助剂由下列重量份（公斤）的原料制成：纳米石墨0.4、磷酸锆1.2、纳米氧化锆1.2、氧化钙0.5、氢氧化镁0.5、磷酸1.5、二硫化钼1.5、氧化铝2.5、高岭土0.6、丙烯酸酯1.5、过硫酸铵0.2、纳米碳0.8、水11、聚乙二醇0.5；制备方法为：将丙烯酸酯、聚乙二醇加入水中，搅拌均匀，再加入氧化钙、氢氧化镁、磷酸、氧化铝、高岭土、过硫酸铵，加热至75℃，搅拌反应25分钟，再加入其他剩余成分，搅拌15分钟，超声分散7分钟，过滤，烘干，粉碎，过40目筛，在氮气氛围下，1400℃下煅烧35分钟，粉碎，过40目筛，即得。所述高韧性陶瓷刀材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将硅藻土、高岭土、Cr粉、碳化硅混合，球磨，过300目筛，得到颗粒；（2）将纳米碳化钛、纳米氮化钛、锂辉石、莫来石晶须混合，球磨，过250目筛，得到颗粒；（3）将桐油、卡拉胶与前两步得到的颗粒混合，加入25%重量份的去离子水、4%重量份的乙二醇，混合成泥状，送入球磨机中球磨2.5个小时，干燥，送入煅烧炉中，在850℃下煅烧1.5小时，取出粉碎，过200目筛，得到颗粒；（4）将第（3）步得到的颗粒与其他剩余成分混合，取混合材料的3.5倍重量份的去离子水，加入聚丙烯酸、聚乙二醇，搅拌均匀，加入混合材料，球磨2.5小时，在115℃下烘干，过40目筛，在1710℃下热压，热压压力为27MPa，热压时间为56分钟，即得。实验数据：该实施例陶瓷的维氏硬度为96GPa，抗弯强度为1170MPa，断裂韧性为15MPa·m1/2。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高韧性陶瓷刀材料，其特征在于由下列重量份的原料制成：硅藻土0.4‑0.5、桐油2‑3、锂辉石3‑4、高岭土3‑4、卡拉胶2‑3、莫来石晶须4‑6、Cr粉1.5‑1.8、纳米碳化钛33‑38、纳米氮化钛40‑45、碳化硅10‑14、去离子水适量、聚丙烯酸1‑1.4、聚乙二醇0.7‑1.2、乙二醇适量、耐磨助剂3‑4；所述耐磨助剂由下列重量份的原料制成：纳米石墨0.3‑0.5、磷酸锆1‑1.3、纳米氧化锆1‑1.3、氧化钙0.4‑0.5、氢氧化镁0.4‑0.6、磷酸1‑2、二硫化钼1‑2、氧化铝2‑3、高岭土0.4‑0.8、丙烯酸酯1‑2、过硫酸铵0.2‑0.3、纳米碳0.7‑0.9、水10‑12、聚乙二醇0.4‑0.6；制备方法为：将丙烯酸酯、聚乙二醇加入水中，搅拌均匀，再加入氧化钙、氢氧化镁、磷酸、氧化铝、高岭土、过硫酸铵，加热至70‑80℃，搅拌反应20‑30分钟，再加入其他剩余成分，搅拌10‑20分钟，超声分散6‑8分钟，过滤，烘干，粉碎，过40目筛，在氮气氛围下，1380‑1440℃下煅烧30‑40分钟，粉碎，过40目筛，即得。

【技术特征摘要】
1.一种高韧性陶瓷刀材料，其特征在于由下列重量份的原料制成：硅藻土0.4-0.5、桐油2-3、锂辉石3-4、高岭土3-4、卡拉胶2-3、莫来石晶须4-6、Cr粉1.5-1.8、纳米碳化钛33-38、纳米氮化钛40-45、碳化硅10-14、去离子水适量、聚丙烯酸1-1.4、聚乙二醇0.7-1.2、乙二醇适量、耐磨助剂3-4；
所述耐磨助剂由下列重量份的原料制成：纳米石墨0.3-0.5、磷酸锆1-1.3、纳米氧化锆1-1.3、氧化钙0.4-0.5、氢氧化镁0.4-0.6、磷酸1-2、二硫化钼1-2、氧化铝2-3、高岭土0.4-0.8、丙烯酸酯1-2、过硫酸铵0.2-0.3、纳米碳0.7-0.9、水10-12、聚乙二醇0.4-0.6；制备方法为：将丙烯酸酯、聚乙二醇加入水中，搅拌均匀，再加入氧化钙、氢氧化镁、磷酸、氧化铝、高岭土、过硫酸铵，加热至70-80℃，搅拌反应20-30分钟，再加入其他剩余成分，搅拌10-20分钟，超声分散6-8分钟，过滤，烘干，粉碎，过40...

【专利技术属性】
技术研发人员：席少非，
申请(专利权)人：合肥市东庐机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34