一种高强度切削刀具用陶瓷及其制备方法技术

一种高强度切削刀具用陶瓷，由下列重量份的原料制成：菱镁矿1-2、氧化铝10-14、氧化钡3-6、骨灰1-1.2、纳米氧化锌3-4、氧化钙2-3、氧化锆47-55、α-Al2O3晶须20-25、AlN晶须15-18、乙醇适量、羧甲基纤维素0.3-0.4、去离子水适量、聚丙烯酸1-1.5、聚乙二醇1.2-1.6、抗磨助剂4-5；本发明专利技术的陶瓷具有氧化锆陶瓷极高的硬度、耐热性和耐磨性，同时，通过添加α-Al2O3晶须、AlN晶须，使得陶瓷具有极好的韧性，特别适用于制作切削刀具，使用寿命长，相对成本较低；通过使用本发明专利技术的抗磨助剂，能够增加陶瓷的耐磨性和耐热性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及陶瓷刀具材料领域，尤其涉及。
技术介绍
目前切削钢材、铸铁、合金钢材及不锈钢材等普遍采用碳化物基的硬质合金(WC - Co、WC - TiC - Co)。对于某些特殊材料也采用硬度最高的金刚石及立方氮化硼(CBN)，但它们的强度比硬质合金较低，且金刚石工具不利于切削钢铁材料，因为碳质元素的金刚石易与铁元素反应生成碳化铁，而使金刚石损耗。而陶瓷刀具对铁基等很多材料都不起反应，对加工冷硬铸铁、司太立合金、耐热镍基合金等具有较好的性能。 目前陶瓷刀具有很多优良的性能，具有高硬度、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,但是这些陶瓷成本较高,种类少,还需要进一步研究新的陶瓷材料，降低成本，同时改进陶瓷刀具的韧性、散热性、抗弯折、抗磨等使用性倉泛。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该陶瓷具有氧化锆陶瓷极高的硬度、耐热性和耐磨性，同时具有极好的韧性，特别适用于制作切削刀具，使用寿命长，相对成本较低。 本专利技术的技术方案如下:一种高强度切削刀具用陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成:菱镁矿1-2、氧化铝10-14、氧化钡3-6、骨灰1-1.2、纳米氧化锌3-4、氧化钙2_3、氧化锆47-55、α -Al203晶须20-25、AlN晶须15-18、乙醇适量、羧甲基纤维素0.3-0.4、去离子水适量、聚丙烯酸1-1.5、聚乙二醇1.2-1.6、抗磨助剂4-5 ；所述抗磨助剂由下列重量份的原料制成:氧化镧0.2-0.3、纳米氧化锆0.6-0.9、三氧化二钇0.4-0.5、纳米氧化铝0.3-0.5、醋酸5-7、硝酸钇0.3-0.5、氧氯化锆3-3.5,1-2%盐酸溶液适量、水适量；制备方法为:将硝酸钇、氧氯化锆加入24-30重量份的水中，搅拌溶解后滴加醋酸，磁力搅拌4-5个小时，加入纳米氧化锆、纳米氧化铝，继续搅拌2-3个小时，置于室温下1-2天，再边搅拌边加入三氧化二钇、氧化镧，搅拌2-3个小时，在120-130°C油浴中搅拌至干燥，送入煅烧炉，在氮气氛围中，1200-1500°C下煅烧50-60分钟，加入2-3倍重量份的1-2%盐酸溶液洗涤2-3次，水洗至中性，烘干，粉碎，过100目筛，即得。 所述高强度切削刀具用陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤:(O将氧化铝、菱镁矿、骨灰混合后球磨，过250目筛，加入4-5倍重量份的去离子水，搅拌后加入羧甲基纤维素，加热至70-80°C，搅拌10-15分钟，再加入纳米氧化锌，继续搅拌30-40分钟，喷雾干燥，得到颗粒，再送入煅烧炉中，在氮气氛围中，在700-800°C下煅烧40-50分钟，粉碎，过200目筛，得到颗粒； (2)将氧化钡、氧化钙、氧化锆混合，加入0.8-1倍重量份的乙醇，球磨至200目以下，干燥，得到颗粒；(3)将前两步得到的颗粒与除聚丙烯酸、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1-2小时，超声分散13-17分钟，在110-120°C下烘干，过40目筛，得到颗粒；(4)将第(3)步得到的颗粒在氮气氛围中，在1610-1670°C下热压，热压压力为25-30MPa，热压时间为40-50分钟，自然冷却，即得。 本专利技术的有益效果本专利技术的陶瓷具有氧化锆陶瓷极高的硬度、耐热性和耐磨性，同时，通过添加α -Α1203晶须、AlN晶须，使得陶瓷具有极好的韧性，特别适用于制作切削刀具，使用寿命长，相对成本较低；通过使用本专利技术的抗磨助剂，能够增加陶瓷的耐磨性和耐热性。 【具体实施方式】 一种高强度切削刀具用陶瓷，由下列重量份(公斤)的原料制成:菱镁矿1.5、氧化铝12、氧化钡5、骨灰1.1、纳米氧化锌3.5、氧化钙2.5、氧化锆51、α -Al203晶须23、AlN晶须16、乙醇适量、羧甲基纤维素0.3、去离子水适量、聚丙烯酸1.3、聚乙二醇1.4、抗磨助剂 4.5 ;所述抗磨助剂由下列重量份(公斤)的原料制成:氧化镧0.2、纳米氧化锆0.8、三氧化二钇0.4、纳米氧化铝0.4、醋酸6、硝酸钇0.4、氧氯化锆3.3、1.5%盐酸溶液适量、水适量；制备方法为:将硝酸钇、氧氯化锆加入27重量份的水中，搅拌溶解后滴加醋酸，磁力搅拌4.5个小时，加入纳米氧化锆、纳米氧化铝，继续搅拌2.5个小时，置于室温下1.5天，再边搅拌边加入三氧化二钇、氧化镧，搅拌2.5个小时，在125°C油浴中搅拌至干燥，送入煅烧炉，在氮气氛围中，1400°C下煅烧55分钟，加入2.5倍重量份的1.5%盐酸溶液洗涤3次，水洗至中性，烘干，粉碎，过100目筛，即得。 所述高强度切削刀具用陶瓷的制备方法，包括以下步骤:(1)将氧化铝、菱镁矿、骨灰混合后球磨，过250目筛，加入4.5倍重量份的去离子水，搅拌后加入羧甲基纤维素，加热至75°C，搅拌13分钟，再加入纳米氧化锌，继续搅拌35分钟，喷雾干燥，得到颗粒，再送入煅烧炉中，在氮气氛围中，在750°C下煅烧45分钟，粉碎，过200目筛，得到颗粒；(2)将氧化钡、氧化钙、氧化锆混合，加入0.9倍重量份的乙醇，球磨至200目以下，干燥，得到颗粒；(3)将前两步得到的颗粒与除聚丙烯酸、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1.5小时，超声分散15分钟，在115°C下烘干，过40目筛，得到颗粒；(4)将第(3)步得到的颗粒在氮气氛围中，在1650°C下热压，热压压力为28MPa，热压时间为45分钟，自然冷却，即得。 实验数据:该实施例陶瓷的维氏硬度为99GPa，抗弯强度为lllOMPa，断裂韧性为16MPa.m1/2。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度切削刀具用陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成：菱镁矿1‑2、氧化铝10‑14、氧化钡3‑6、骨灰1‑1.2、纳米氧化锌3‑4、氧化钙2‑3、氧化锆47‑55、α‑Al2O3晶须20‑25、AlN晶须15‑18、乙醇适量、羧甲基纤维素0.3‑0.4、去离子水适量、聚丙烯酸1‑1.5、聚乙二醇1.2‑1.6、抗磨助剂4‑5；所述抗磨助剂由下列重量份的原料制成：氧化镧0.2‑0.3、纳米氧化锆0.6‑0.9、三氧化二钇0.4‑0.5、纳米氧化铝0.3‑0.5、醋酸5‑7、硝酸钇0.3‑0.5、氧氯化锆3‑3.5、1‑2%盐酸溶液适量、水适量；制备方法为：将硝酸钇、氧氯化锆加入24‑30重量份的水中，搅拌溶解后滴加醋酸，磁力搅拌4‑5个小时，加入纳米氧化锆、纳米氧化铝，继续搅拌2‑3个小时，置于室温下1‑2天，再边搅拌边加入三氧化二钇、氧化镧，搅拌2‑3个小时，在120‑130℃油浴中搅拌至干燥，送入煅烧炉，在氮气氛围中，1200‑1500℃下煅烧50‑60分钟，加入2‑3倍重量份的1‑2%盐酸溶液洗涤2‑3次，水洗至中性，烘干，粉碎，过100目筛，即得。

【技术特征摘要】
1.一种高强度切削刀具用陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成:菱镁矿1-2、氧化铝10-14、氧化钡3-6、骨灰1-1.2、纳米氧化锌3-4、氧化钙2_3、氧化锆47-55、α -Al203晶须20-25、AlN晶须15-18、乙醇适量、羧甲基纤维素0.3-0.4、去离子水适量、聚丙烯酸1-1.5、聚乙二醇1.2-1.6、抗磨助剂4-5 ； 所述抗磨助剂由下列重量份的原料制成:氧化镧0.2-0.3、纳米氧化锆0.6-0.9、三氧化二钇0.4-0.5、纳米氧化铝0.3-0.5、醋酸5-7、硝酸钇0.3-0.5、氧氯化锆3-3.5,1-2%盐酸溶液适量、水适量；制备方法为:将硝酸钇、氧氯化锆加入24-30重量份的水中，搅拌溶解后滴加醋酸，磁力搅拌4-5个小时，加入纳米氧化锆、纳米氧化铝，继续搅拌2-3个小时，置于室温下1-2天，再边搅拌边加入三氧化二钇、氧化镧，搅拌2-3个小时，在120-130°C油浴中搅拌至干燥，送入煅烧炉，在氮气氛围中，1200-1500°C下煅烧50-60分钟，加入2-3倍重量份的1-2%盐酸溶液洗涤2-3次...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱江玲，
申请(专利权)人：合肥皖为电气设备工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34