基于凝胶注模工艺的氧化锆陶瓷刀具制备方法技术

一种基于凝胶注模工艺的氧化锆陶瓷刀具制备方法，包括如下步骤：提供钇稳定四方相氧化锆粉体、氧化铝粉体、氮化硅粉体、分散剂、凝胶剂、脱模剂；将钇稳定四方相氧化锆粉体、氧化铝粉体、氮化硅粉体、分散剂和适量去离子水进行球磨操作后，制备得到陶瓷粉料悬浮物；将陶瓷粉料悬浮物进行预热，预热的温度为65℃～75℃；将凝胶剂加热溶解得到凝胶剂溶液，趁热将凝胶剂溶液加入至预热的陶瓷粉料悬浮物中，搅拌混合，并进行除泡，得到陶瓷浆料；在模具内侧壁涂覆脱模剂后，向模具内注入陶瓷浆料，静置成型，脱模干燥后，得到刀具生坯；将刀具生坯进行煅烧，得到氧化锆陶瓷刀具。上述制备方法可以消除制备对环境以及操作人员产生的毒性。

Preparation method of zirconia ceramic cutting tool based on gel injection molding process

A zirconia ceramic cutting tool preparation method based on gel casting technique, comprising the steps of: providing yttria stabilized tetragonal zirconia powder, alumina powder, silicon nitride powder, dispersing agent, gelling agent, release agent; the yttria stabilized tetragonal zirconia powder, aluminum oxide, silicon nitride powder the amount of deionized water, dispersing agent and ball milling operation, the prepared ceramic powder suspension; ceramic powder suspension preheating, the preheating temperature is 65 to 75 DEG C; the heating gel dissolved gel solution, while hot ceramic powder suspension gel solution is added to the preheating in the mixing and defoaming, obtained ceramic slurry in the mold; the medial wall coating demoulding agent, ceramic slurry to injection mold, static molding, demoulding and drying, the tool will get green tool; Green is calcined by zirconia ceramic tool. The preparation method can eliminate the toxicity to the environment and operators.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及陶瓷凝胶注摸
，特别是涉及一种基于凝胶注模工艺的氧化锆陶瓷刀具制备方法。
技术介绍
目前，随着现代工业技术飞速发展，对所需材料的性能提出了更高的要求。传统金属材料在硬度、耐磨、耐高温方面已不能适用于高新
，因此很多学者开始向陶瓷材料寻求解决方案。陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料，抗压强度很高。而且，陶瓷材料一般具有高熔点，且在高温环境中化学稳定性好，对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力。陶瓷热导率低，是良好的隔热材料。当温度变化时，陶瓷具有良好的尺寸稳定性。因此，陶瓷材料被广泛用作结构材料。某些陶瓷还具有特殊的电、光、磁学性能，能够用作功能陶瓷。因此，人们十分关注陶瓷材料可靠性的提高及其制造成本的降低尤其需要指出的是，陶瓷材料制备工艺的可靠性基本决定了其使用性能的可靠性，制备工艺决定制备成本，先进的制备技术不仅可以使产品结构、形状、功能最大限度接近实际使用要求，减少后期加工成本，而且能够减小废品率，从而进一步降低生产成本。成型就是将陶瓷粉末加工制备成具有一定形状和尺寸的坯体。其中，干法成型主要包括干压成型、热压成型、等静压成型，主要指传统的干压成型。干压成型顾名思义就是采用压力将陶瓷粉料在不加水的情况下压制成具有一定形状的陶瓷坯体。其实质就是使用外力将粉体在模具内压实，使颗粒相互靠近，此时内摩擦力就能够将粉体牢固地结合在一起，使聚集在一起的粉体具有一定的形状。等静压成型作为一种特种成型方法，是以传统干压成型为基础发展起来的。不同在于它传递压力利用的是液体，液体可以向模具内的粉体从各个方向施加压力。由于液体具有均匀性，内部压力具有一致性，因此，粉体在所有方向上所承受的压力具有一致性，因此能够较好的消除坯体内密度的部分差别，但是，其对于大尺寸或大截面的部件仍然无法克服坯体密度不均匀的问题。针对上述问题，湿法成型工艺相比较而言，设备比较简单且应用比较广泛，成型的要求比较低，湿法成型中浆料混合均匀，使得成型后坯体成分均匀，缺陷少。其中，凝胶注模成型作为一种新型近净尺寸的陶瓷成型技术，浆料具有较好的流动性，可以很好地填充模具，因此很容易制备出复杂形状的坯体，避免了后期机械加工，即可达到合适形状，降低成本。此外，由于单体和交联剂为有机物，在烧结过程中能够完全排除，因此，烧结后的部件纯净度高。相比其它胶体成型方法，凝胶注模成型工艺具有比较明显的优势。由丙烯酰胺聚合成型得到的陶瓷坯体强度较高，不易开裂，脱模时不会变形然而，传统的凝胶注模成型工艺依然存在如下缺陷：由于单体丙烯酰胺具有毒性，因此，在确保坯体强度的同时，又会对环境产生污染，以及对操作人员的人身健康产生了威胁。此外，单体丙烯酰胺在聚合过程，有可能会受到氧气的影响，使坯体产生开裂或起皮等问题，成型过程可控性较差。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种毒性较低以及可以得到机械强度较高的氧化锆陶瓷的基于凝胶注模工艺的氧化锆陶瓷刀具制备方法。一种基于凝胶注模工艺的氧化锆陶瓷刀具制备方法，包括如下步骤：提供钇稳定四方相氧化锆粉体、氧化铝粉体、氮化硅粉体、分散剂、凝胶剂、脱模剂；将所述钇稳定四方相氧化锆粉体、所述氧化铝粉体、氮化硅粉体、所述分散剂和适量去离子水放入球磨罐中进行球磨操作后，制备得到陶瓷粉料悬浮物；将所述陶瓷粉料悬浮物进行预热，其中，所述预热的温度为65℃～75℃；将所述凝胶剂加热溶解得到凝胶剂溶液，趁热将所述凝胶剂溶液加入至预热的所述陶瓷粉料悬浮物中，搅拌混合，并进行除泡，得到陶瓷浆料；在模具内侧壁涂覆脱模剂后，向所述模具内注入所述陶瓷浆料，静置成型，脱模干燥后，得到刀具生坯；将所述刀具生坯进行煅烧，得到所述氧化锆陶瓷刀具。在其中一个实施例中，所述陶瓷粉料悬浮物的固含量为50vol％～65vol％。在其中一个实施例中，所述搅拌混合的操作具体为恒温真空搅拌混合。在其中一个实施例中，所述向所述模具内注入所述陶瓷浆料的操作中，还包括如下步骤：将所述模具进行震荡，并排出气泡。在其中一个实施例中，所述脱模剂包括凡士林和植物油中的至少一种。在其中一个实施例中，所述脱模剂为植物油。在其中一个实施例中，所述预热的温度为70℃。上述基于凝胶注模工艺的氧化锆陶瓷刀具制备方法采用无毒性以及绿色环保的凝胶剂，相对于传统的采用有毒性的单体丙烯酰胺聚合来进行凝胶注模工艺，上述制备方法可以消除制备过程中对环境以及操作人员产生的毒性，绿色环保。此外，上述制备方法制备得到的氧化锆陶瓷刀具机械强度较高。附图说明图1为一实施方式的基于凝胶注模工艺的氧化锆陶瓷刀具制备方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。如图1所示，一实施方式的基于凝胶注模工艺的氧化锆陶瓷刀具制备方法，包括如下步骤：S110：提供钇稳定四方相氧化锆粉体、氧化铝粉体、氮化硅粉体、分散剂、凝胶剂、脱模剂。为了更好地提高凝胶注模工艺成型后的生坯的强度，例如，所述钇稳定四方相氧化锆粉体的平均粒径为0.6μm～5μm；又如，所述氧化铝粉体的平均粒径为0.5μm～5μm；又如所述氮化硅粉体的平均粒径为0.5μm～5μm，这样，采用上述粒径，如，采用纳米级粒径的钇稳定四方相氧化锆粉体、氧化铝粉体、氮化硅粉体可以更好地提高凝胶注模工艺成型后的生坯的强度，同时，也有利于后续制作浆料时，三者的均匀分散。一实施方式中，所述钇稳定四方相氧化锆粉体、所述氧化铝粉体和氮化硅粉体的质量比为(80～95)：(5～20)：(5～10)，优选的，所述钇稳定四方相氧化锆粉体、所述氧化铝粉体和氮化硅粉体的质量比为90：10：10，这样，采用上述质量比的钇稳定四方相氧化锆粉体、氧化铝粉体、氮化硅粉体可以利于后续制作浆料时，三者的均匀分散。此外，采用上述质量比的钇稳定四方相氧化锆粉体、氧化铝粉体、氮化硅粉体制作的生坯在煅烧后，可以具有机械强度较高的优点。S120：将所述钇稳定四方相氧化锆粉体、所述氧化铝粉体、氮化硅粉体、所述分散剂和适量去离子水放入球磨罐中进行球磨操作后，制备得到陶瓷粉料悬浮物。通过将所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于凝胶注模工艺的氧化锆陶瓷刀具制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供钇稳定四方相氧化锆粉体、氧化铝粉体、氮化硅粉体、分散剂、凝胶剂、脱模剂；将所述钇稳定四方相氧化锆粉体、所述氧化铝粉体、氮化硅粉体、所述分散剂和适量去离子水放入球磨罐中进行球磨操作后，制备得到陶瓷粉料悬浮物；将所述陶瓷粉料悬浮物进行预热，其中，所述预热的温度为65℃～75℃；将所述凝胶剂加热溶解得到凝胶剂溶液，趁热将所述凝胶剂溶液加入至预热的所述陶瓷粉料悬浮物中，搅拌混合，并进行除泡，得到陶瓷浆料；在模具内侧壁涂覆脱模剂后，向所述模具内注入所述陶瓷浆料，静置成型，脱模干燥后，得到刀具生坯；将所述刀具生坯进行煅烧，得到所述氧化锆陶瓷刀具。

【技术特征摘要】
1.一种基于凝胶注模工艺的氧化锆陶瓷刀具制备方法，其特征在于，包括
如下步骤：
提供钇稳定四方相氧化锆粉体、氧化铝粉体、氮化硅粉体、分散剂、凝胶
剂、脱模剂；
将所述钇稳定四方相氧化锆粉体、所述氧化铝粉体、氮化硅粉体、所述分
散剂和适量去离子水放入球磨罐中进行球磨操作后，制备得到陶瓷粉料悬浮物；
将所述陶瓷粉料悬浮物进行预热，其中，所述预热的温度为65℃～75℃；
将所述凝胶剂加热溶解得到凝胶剂溶液，趁热将所述凝胶剂溶液加入至预
热的所述陶瓷粉料悬浮物中，搅拌混合，并进行除泡，得到陶瓷浆料；
在模具内侧壁涂覆脱模剂后，向所述模具内注入所述陶瓷浆料，静置成型，
脱模干燥后，得到刀具生坯；
将所述刀具生坯进行煅烧，得到所述氧化锆陶瓷刀具。
2.根据权利要求1所述的基于凝胶注模工艺的氧化锆陶瓷刀具制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兰桂，陆青，利剑，李伟，王文利，孙亮，
申请(专利权)人：东莞信柏结构陶瓷股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44