本发明专利技术属于陶瓷切削刀具技术领域，公开了一种整体氧化锆陶瓷切削刀具材料及其制备方法。该整体氧化锆陶瓷切削刀具材料是将80～90wt％氧化锆粉，1～2.5wt％硬脂酸，6～10wt％石蜡，0.5～2.5wt％邻苯二甲酸二丁酯，2.5～5wt％高密度聚乙烯在160～180℃混炼，螺杆挤出造粒，注射成型，萃取脱脂，750～850℃排胶，1380～1500℃烧结制得。本发明专利技术的氧化锆陶瓷的厚壁刀具材料的方法具有可大批量生产，生产效率高，产品良率高的优异特点。本发明专利技术的整体刀具材料晶粒细小均匀耐磨性好，以其制造的刀具可用于高速加工高强度石墨，有色金属或改性塑料等零件。
【技术实现步骤摘要】
一种整体氧化锆陶瓷切削刀具材料及其制备方法
本专利技术属于陶瓷切削刀具
，更具体地，涉及一种整体氧化锆陶瓷切削刀具材料及其制备方法。
技术介绍
切削加工是机械加工领域最基本的技术，是精密部件的最重要制造手段。随着新材料与新技术的发展，切削加工正在往高速高效高精密发展，而刀具技术是高速高效精密加工的关键技术。近年来，随着电子产业的发展对非铁系材料的需求越来越大，如高强度石墨，电极铜合金，新型铝合金，多功能塑料等。面对这些材料的加工，传统刀具如高速钢，硬质合金等刀具材料难以满足加工速度和加工精度。因此需要发展新型刀具材料以及加工技术，以提高加工效率，提高加工表面质量，降低成本。氧化锆陶瓷作为结构陶瓷具有优异的强度和韧性，同时硬度较高，用作精密成型刀具具有广泛的应用前景。氧化锆可以通过刃磨获得精密的结构，具有良好的刃口完整性，作为非铁金属，塑料，石墨等材料的加工刀具可以获得比传统刀具更好的加工质量。而目前传统的氧化锆材料虽然强度和韧性较高，用于精密机械部件具有广泛应用，但是传统的氧化锆硬度较低，难以满足切削刀具的要求。另一方面，传统的干压，流延等成型技术难以满足整体刀具高效成型的需求。氧化锆注射成型技术是批量化高效生产陶瓷部件的有效手段，但是目前的氧化锆注射成型只能满足薄壁部件的成型，难以满足大直径复杂形状整体刀具的成型需求。以传统的薄壁成型配方进行注射成型往往造成注射开裂，脱脂排胶开裂以及烧结开裂、崩碎等问题。同时，为应对传统的注射生坯密度低，往往需要通过热等静压等高温加压烧结手段实现致密化，其成本昂贵。因此，开发厚壁注射配方，并同时提高生坯密度，降低烧结难度也是制备整体氧化锆刀具需要解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的不足和缺点，本专利技术的首要目的在于提供一种整体氧化锆陶瓷切削刀具材料，其具有高硬度且容易烧结致密，产品良率高的优异特点。本专利技术的另一目的在于提供上述整体氧化锆陶瓷切削刀具材料的制备方法。该方法可批量操作，生产效率高，产品良率高。该方法通过将原料混炼，螺杆挤出造粒，注射成型，萃取脱脂，高温排胶，高温烧结而制备整体氧化锆陶瓷切削刀具材料。本专利技术的目的通过下述技术方案来实现：一种整体氧化锆陶瓷切削刀具材料，所述氧化锆陶瓷是将80～90wt％氧化锆粉、1～2.5wt％硬脂酸、6～10wt％石蜡、0.5～2.5wt％邻苯二甲酸二丁酯和2.5～5wt％高密度聚乙烯在160～180℃混炼，制得混炼料；再将混炼料在90～130℃螺杆挤出造粒，将制得的造粒料在150～170℃注射成型，制得注射坯；将注射坯在25～50℃用萃取剂萃取脱脂，然后将制得的脱脂坯在空气中750～850℃排胶，再将制得的排胶坯在空气中1380～1500℃烧结制得。优选地，所述的氧化锆粉为钇稳定氧化锆，其纯度为95％以上，粒度为小于0.5微米；所述的硬脂酸、石蜡、邻苯二甲酸二丁酯和高密度聚乙烯的纯度均为98％以上。优选地，所述的混炼的时间为5～12h。优选地，所述的螺杆挤出造粒的转速为6～15转/min，切粒转速为110～115转/min。优选地，所述的注射成型中模具温度为60～100℃，注射压力为500～900bar，注射速度为50～80mm/s，保压压力为600～800bar，保压时间为5～10s。优选地，所述萃取脱脂的时间为8～24h；所述萃取剂为正辛烷或正丁烷，所述萃取剂的浓度为50～99％。优选地，所述排胶的工艺为：以15～17℃/h升温至160～180℃，并保温1.5～2h；再以4～5℃/h升温至200～220℃，并保温7～9h；再以18～22℃/h升温至245～255℃；再以10～11℃/h升温至445～455℃，并保温1.5～2h；再以100～130℃/h升温至780～850℃，并保温0.5～2h；再以60～80℃/h降温至常温。优选地，所述烧结的工艺为：以400～500℃/h升温至480～530℃；再以280～320℃/h升温至1050～1150℃；再以180～210℃/h升温至1380～1500℃，并保温0.5～4h；再以300～350℃/小时降温至550～650℃；再以50～60℃/h降温至室温。优选地，所述的整体氧化锆陶瓷切削刀具材料的强度为800～1500MPa，硬度为1300～1450HV，韧性为4～12MPa·m1/2。所述的整体氧化锆陶瓷切削刀具材料的制备方法，包括如下具体步骤：S1.将氧化锆粉、硬脂酸、石蜡、邻苯二甲酸二丁酯和高密度聚乙烯在160～180℃进行混炼，制得混炼料；S2.将混炼料倒入螺杆挤出造粒机在90～130℃进行造粒，经切粒后出料，制得造粒料；S3.将造粒料倒入陶瓷注射机，设置注射温度为150～170℃，模具温度为60～100℃，注射压力为500～900bar，注射速度为50～80mm/s，保压压力为600～800bar，保压时间为5～10s，经注射成型后，制得注射坯；S4.将注射坯置于25～50℃的萃取剂中进行脱脂，脱脂8～24h后取出，制得脱脂坯；S5.将脱脂坯放入排胶炉内，在空气气氛下750～850℃进行排胶，制得排胶坯；S6.将排胶坯放入烧结炉，在空气中1380～1500℃烧结，制得整体氧化锆陶瓷切削刀具材料。本专利技术中注射原料配方以及注射工艺为一套完整的技术方案，其获得的氧化锆陶瓷材料做了针对性的配方与技术优化以作为整体切削刀具应用。其中，配方中的较高含量的氧化锆粉体可允许在注射时采用较高的注射压力，其注射坯固含量密度高，在排胶烧结过程中产生应力小，即使厚壁整体刀具部件在排胶后任然具有较高坯体强度，烧结后也可稳定实现线性收缩而不产生开裂。针对高固含量的注射料，其粘结剂成分经过针对性优化，具有高温稳定性好，高温流动性佳，易脱脂排胶等特点。针对整体刀具对力学性能的要求，采用理论硬度高的钇稳定氧化锆粉体，并且无第二相硬质相，实现注射稳定可控，易于烧结致密。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术的整体氧化锆陶瓷切削刀具材料，晶粒细小均匀耐磨性好，以其制造的刀具可用于高速加工高强度石墨，新型有色金属，新型改性塑料等零件，其具有高硬度且容易烧结致密。2.本专利技术的配方及工艺可制备大尺寸厚壁复杂形状刀具部件。3.本专利技术的方法通过将原料混炼，螺杆挤出造粒，注射成型，萃取脱脂，高温排胶，高温烧结而制备整体氧化锆陶瓷切削刀具材料，该方法可批量操作，生产效率高，产品良率高。附图说明图1为实施例1所制备的整体氧化锆陶瓷切削刀具材料的实体毛坯照片。图2为实施例1所制备的整体氧化锆陶瓷切削刀具材料的显微形貌照片。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。实施例11本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种整体氧化锆陶瓷切削刀具材料，其特征在于，所述氧化锆陶瓷是将80～90wt％氧化锆粉、1～2.5wt％硬脂酸、6～10wt％石蜡、0.5～2.5wt％邻苯二甲酸二丁酯和2.5～5wt％高密度聚乙烯在160～180℃混炼，制得混炼料；再将混炼料在90～130℃螺杆挤出造粒，将制得的造粒料在150～170℃注射成型，制得注射坯；将注射坯在25～50℃用萃取剂萃取脱脂，然后将制得的脱脂坯在空气中750～850℃排胶，再将制得的排胶坯在空气中1380～1500℃烧结制得。/n
【技术特征摘要】
1.一种整体氧化锆陶瓷切削刀具材料，其特征在于，所述氧化锆陶瓷是将80～90wt％氧化锆粉、1～2.5wt％硬脂酸、6～10wt％石蜡、0.5～2.5wt％邻苯二甲酸二丁酯和2.5～5wt％高密度聚乙烯在160～180℃混炼，制得混炼料；再将混炼料在90～130℃螺杆挤出造粒，将制得的造粒料在150～170℃注射成型，制得注射坯；将注射坯在25～50℃用萃取剂萃取脱脂，然后将制得的脱脂坯在空气中750～850℃排胶，再将制得的排胶坯在空气中1380～1500℃烧结制得。
2.根据权利要求1所述的整体氧化锆陶瓷切削刀具材料，其特征在于，所述的氧化锆粉为钇稳定氧化锆，其纯度为95％以上，粒度为小于0.5微米；所述的硬脂酸、石蜡、邻苯二甲酸二丁酯和高密度聚乙烯的纯度均为98％以上。
3.根据权利要求1所述的整体氧化锆陶瓷切削刀具材料，其特征在于，所述的混炼的时间为5～12h。
4.根据权利要求1所述的整体氧化锆陶瓷切削刀具材料，其特征在于，所述的螺杆挤出造粒的转速为6～15转/min，切粒转速为110～115转/min。
5.根据权利要求1所述的整体氧化锆陶瓷切削刀具材料，其特征在于，所述的注射成型中模具温度为60～100℃，注射压力为500～900bar，注射速度为50～80mm/s，保压压力为600～800bar，保压时间为5～10s。
6.根据权利要求1所述的整体氧化锆陶瓷切削刀具材料，其特征在于，所述萃取脱脂的时间为8～24h；所述萃取剂为正辛烷或正丁烷，所述萃取剂的浓度为50～99％。
7.根据权利要求1所述的整体氧化锆陶瓷切削刀具材料，其特征在于，所述排胶的工艺为：以15～17℃/h升温至160～180℃，并保温1.5～2.5h；再以4～5℃/h升温至200～220℃，并保温...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜炳姜，李伟秋，
申请(专利权)人：科益展智能装备有限公司，汇专科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。