环保型纳米陶瓷刀及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种环保型纳米陶瓷刀及其制造方法。采用粒径为20～80nm的3Y‑TZP纳米粉末和粒径为20～60nm的12Ce‑TZP纳米粉末为原料进行配料，经成型料预制、成型、干燥、烧结、研磨、组装工序，获得陶瓷晶粒为300～400nm，致密度达99％以上的高强度、高韧性、高硬度陶瓷刀，使陶瓷脆性得到大大改善，同时解决金属刀在家居使用中的问题，以满足现代家居生活高品质的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于陶瓷材料
，具体涉及到一种环保型纳米陶瓷刀及其制造方法。
技术介绍
目前用于切菜、切肉、切水果的刀，其材质主要还是铸铁、不锈钢等金属材料，这些金属刀(包括菜刀、水果刀)在使用中往往出现如下问题：(1)容易生锈，特别是铸铁刀在没有擦干或湿度较大的情况下很容易生锈；(2)切削过程中容易与水果蔬菜中的汁液发生反应，产生异味，同时导致切开的水果表面氧化和颜色改变，严重时甚至可能有金属离子溶出，影响健康和环保；(3)金属刀由于硬度较低、耐磨性较差，使用一段时间后就变钝，需要经常磨刀，带来不便。采用普通陶瓷制造的陶瓷刀可以克服上述问题，但是一般的陶瓷材料，其断裂韧性和抗弯强度较低，存在脆性大的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述各种不足，提供一种高强度、高韧性、高硬度的环保型纳米陶瓷刀，并且提供制造这种陶瓷刀的方法。为了实现专利技术目的，本专利技术提供的一种环保型纳米陶瓷刀采用粒径为20～80nm的3Y-TZP纳米粉末和粒径为20～60nm的12Ce-TZP纳米粉末为原料，按如下重量百分比配比进行配料：3Y-TZP 80～10012Ce-TZP 0～20经成型料预制、成型、干燥、烧结、研磨、组装工序，获得陶瓷晶粒为300～400nm，致密度达99％以上的高强度、高韧性、高硬度陶瓷刀。本专利技术还提供一种制备上述环保型纳米陶瓷刀的方法，它包括配料、成型料预制、成型、干燥、烧结、研磨、组装工序，其特征在于所述的成型是采用干压成型或注浆成型，烧结温度为1450～1550℃。本专利技术的基本构思是采用纳米级颗粒3Y-TZP(3mol％Y2O3稳定的四方多晶ZrO2)和少量纳米级颗粒12Ce-TZP(12mol％CeO稳定的四方多晶ZrO2)，通过成型
和致密化烧结，获得高强度、高韧性、高硬度的安全、健康、环保型纳米陶瓷刀，从而使陶瓷脆性得到大大改善，同时解决金属刀在家居使用中的问题，以满足现代家居生活高品质的需求。具体实施方式实施例1：采用市场上提供的3Y-TZP粉(平均粒径为50nm)和12Ce-TZP粉(平均粒径为60nm)按3Y-TZP 85wt％，12Ce-TZP 15wt％进行配比，分别称取4.25公斤3Y-TZP粉和0.75公斤12Ce-TZP粉，置于内衬有Al2O3瓷砖的球磨罐内，同时加入聚乙烯醇水溶液(聚乙烯醇含量0.5％)和氧化锆磨球；粉料∶聚乙烯醇水溶液∶磨球三者重量配比为1∶0.7∶2，然后进行球磨混合10小时，混合的料浆进行烘干和粉碎，并且过100目筛，得到3Y-TZP/12Ce-TZP造粒粉。再称取一定重量该粉料倒入金属模具内，进行干压成型，成型压力为100MPa，保压3秒钟，然后缓慢脱模，即可得到有一定强度和形状的陶瓷刀生坯。陶瓷刀生坯再于110℃条件下干燥2小时。然后放入硅钼捧发热体的高温烧结炉内，温度升至1500℃，保温1小时，再随炉冷却至室温，得到烧结致密的白色陶瓷刀。该陶瓷刀的平均晶粒尺寸为350nm，抗弯强度为1020MPa，断裂韧性为15.2MPa.m1/2，维氏硬度为14.2GPa。将该陶瓷刀进行研磨加工，就可得到表面光洁、刀口锋利地纳米陶瓷刀，然后通过粘结剂装上抗菌塑料刀把。实施例2：采用上述同样的3Y-TZP粉和12Ce-TZP粉，按3Y-TZP 95wt％，12Ce-TZP 5wt％的配比共称取粉料5kg。上述粉料置于内衬有Al2O3瓷砖的球磨缸内，同时加入去离子水和ZrO2磨球。粉料∶去离子水∶磨球＝1∶0.8∶2.2。此外，再加入液体状的甲基纤维素作为分散剂，加入量为粉末重量的0.5％，一块进行球磨，球磨15小时，得到流动性良好陶瓷料浆，再进行真空除泡，除去料浆中的气泡。然后浆料注入石膏模具内，待8小时后石膏模腔内形成具有一定强度和形状的陶瓷刀的湿坯，然后脱模，再放入烘箱缓慢加热至50℃，恒温10小时，再加热至110℃，恒温1小时。烘干后陶瓷刀素坯放入高温电阻炉内，于空气状态下缓慢升温至1550℃，保温2小时，再关闭加热系统，随炉冷却至室温，得到致密的陶瓷刀毛坯，其性能参数为：陶瓷刀的平均晶粒尺寸为360nm，抗弯强度为980MPa，断裂韧性为14.6MPa·ml/2，维氏硬度为13.7GPa。然后采用平面磨床对其进行磨加工，得到表面光亮、刀口锋利的纳米陶瓷刀。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环保型纳米陶瓷刀，其特征是采用粒径为20～80nm的3Y‑TZP纳米粉末和粒径为20～60nm的12Ce‑TZP纳米粉末为原料，按如下重量百分比配比进行配料：3Y‑TZP    80～10012Ce‑TZP  0～20经成型料预制、成型、干燥、烧结、研磨、组装工序，获得陶瓷晶粒为300～400nm，致密度达99％以上的高强度、高韧性、高硬度陶瓷刀。

【技术特征摘要】
1.一种环保型纳米陶瓷刀，其特征是采用粒径为20～80nm的3Y-TZP纳米粉末和粒径为20～60nm的12Ce-TZP纳米粉末为原料，按如下重量百分比配比进行配料：3Y-TZP 80～10012Ce-TZP 0～20经成型料预制、成型、干燥、烧结、研磨、组装工序...

【专利技术属性】
技术研发人员：林刚，
申请(专利权)人：重庆环正科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50