一种纳米陶瓷刀具及其制备方法技术

本发明专利技术涉及纳米陶瓷刀具及其制备方法，该纳米陶瓷刀具的组成可以是氧化钇稳定氧化锆，包括氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化钛之中的一种或多种第三组分组成协同掺杂，其含量分别是：氧化锆80~95wt%、氧化钇2~8wt%、氧化铝0~20wt%、氧化镁0~5wt%、氧化钙0~4wt%、氧化钛0~0.5wt%、其他稀土氧化物0~2wt%。该方法制备的纳米陶瓷刀具生坯体在1300～1350℃煅烧后，理论密度达到99.7%，抗弯强度高、断裂韧性好而且工艺简单，易于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及纳米陶瓷刀具及其制备方法，该纳米陶瓷刀具的组成可以是氧化钇稳定氧化锆，包括氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化钛之中的一种或多种第三组分组成协同掺杂，其含量分别是：氧化锆80~95wt%、氧化钇2~8wt%、氧化铝0~20wt%、氧化镁0~5wt%、氧化钙0~4wt%、氧化钛0~0.5wt%、其他稀土氧化物0~2wt%。该方法制备的纳米陶瓷刀具生坯体在1300～1350℃煅烧后，理论密度达到99.7%，抗弯强度高、断裂韧性好而且工艺简单，易于规模化生产。【专利说明】本专利技术请求本 申请人:于2013年9月29日向中国国家知识产权局提交的申请号为CN201310451741.7，专利技术名称为“”的中国专利技术专利申请的优先权，上述申请的全部内容以引用方式并入本文。
本专利技术涉及纳米陶瓷刀具及其制备方法，属于氧化锆精细陶瓷材料
。
技术介绍
氧化锆复合陶瓷是二十世纪七十年代发展起来新型结构陶瓷。由于它具有十分优异的物理、化学性能，特别是添加少量的氧化钇、氧化钙、氧化镁、氧化铝及其他稀土氧化物做稳定剂稳定ZrO2四方相，ZrO2复合陶瓷因具有很高的室温抗弯强度和断裂韧性而引起人们的广泛关注，不仅在科研领域已经成为研究热点，而且在工业生产中也得到了广泛的应用。它是一类极有发展前途的新型结构陶瓷。氧化锆复合陶瓷刀具有硬度高、耐腐蚀性强、化学稳定性好、高耐磨性等特点，外型美观精致玉质感强，刃口锋利无比，能切割钢铁等物质，能削出如纸一样薄的肉片；硬度高，其耐磨性是金属刀的60倍；切割很多东西后仍保持锋利，不会与食物发生化学反应，产生异味；易清洁，完全无磁性；不生锈变色，健康环保。氧化锆陶瓷刀作为宝石级陶瓷餐具深受人们的青睐，已经走进了千家万户。氧化锆陶瓷刀具的成型方法也较多，有流涎法、溶胶凝胶法、凝胶法、注射成型、冷等静压等成型方法。邓湘凌《超强超韧陶瓷刀具及其制作方法》公开了一种氧化锆复合陶瓷刀具的制备方法，采用氧化锆、氧化钇及其他稀土混合造粒，压机压制，低温预烧，低温热处理，等离子烧结，打磨抛光。刘诗雨《涂布法制备氧化锆陶瓷刀的方法》公开了一种用涂布法制备氧化锆陶瓷刀的方法，以直径为0.1-3.0um的含有3%mol Y2O3稳定剂的氧化锆粉料采用流延成型制备氧化锆陶瓷刀法。奥列格.叶夫根尼耶维奇.波罗丁科夫《以二氧化锆为基的材料，由二氧化锆为基的材料制成的外科切割工具，由二氧化锆为基的材料制成的工具》公开了由二氧化锆为基的材料制成的外科切割工具的制备方法。CN102260078A公开一种氧化锆陶瓷，其包括基体、烧结助剂、氧化钕、添加剂；所述基体为氧化钇稳定的氧化锆；所述添加剂选自氧化锌、碳酸钡和氟化钙中一种或几种；陶瓷制备方法包括(I)氧化钕预处理:将氧化钕颗粒加入到二乙醇胺溶液中浸泡，然后固液分离；(2)模压烧结:将基材、步骤(1)处理后的氧化钕颗粒、烧结助剂、添加剂球磨混合，后模压成形，再高温烧结而成。该陶瓷被广泛应用于如刀具等各个领域。目前氧化锆陶瓷刀具的制作大部分都是将氧化锆、氧化钇及其他添加剂混合球磨造粒，由于各组分是机械混合，导致材料中各组分分散不均，制备的刀具高温煅烧会产生变形，严重影响刀具的韧性和强度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种易于工业化大生产纳米陶瓷刀具及其制备方法。该方法制备的纳米陶瓷刀具粉体具有原始粒径超细、分布范围窄、组分分散均匀、团聚少、烧结活性高及流动性良好的性能该刀具超强度、高韧性、耐腐蚀、抗老化、玉质感强等特点。该方法制备的纳米陶瓷刀具生坯体在1300~1350°C热压煅烧后，理论密度达到99.7%，刀具的抗弯强度、断裂韧性分别达到1150~1400 M Pa、9~12 M Pa.m-2。而且工艺简单、成本较低、易于规模化生产。本专利技术的氧化锆纳米陶瓷刀具材料，是由四方氧化锆作基体，氧化钇作稳定剂。氧化锆陶瓷在高温冷却时发生由t-Zr02 — H1-ZrO2的相转变，氧化铝的加入也有利于防止及减少氧化锆相转变时发生的体积收缩，能对氧化钇稳定氧化锆的四方晶相起协同效应，提高其稳定效果，同时也能提高陶瓷刀具的烧结的致密度；氧化铝弹性模量高，能提高材料的强度、硬度和耐磨性等力学性能；氧化钛固融于氧化铝和氧化锆中可以降低材料的烧结温度，缩短烧结时间，增强材料的抗热震性能，提高陶瓷刀具的抗老化能力。实现上述目的所采取的技术方案: 一种纳米陶瓷刀具，属于氧化锆复合陶瓷刀具材料，可以是氧化钇稳定四方氧化锆，包括氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化铁之中的一种或多种第三组分组成掺杂体系协同稳定氧化锆的四方晶相，提高了氧化锆复合陶瓷刀具的抗老化能力。纳米氧化锆复合陶瓷刀具材料，其特征在于，其含量分别是:氧化错8(T95wt%、氧化乾2、wt%、氧化招(T20wt%、氧化镁O~5wt%、氧化韩0~4wt%、氧化钛0~0.5wt%、其他稀土氧化物0~2wt%。一种纳米刀具的制备方法，该纳米陶瓷刀具制备方法包括:步骤1:以ZrOCl2.SH2O, Y2O3为原料同时加入第三组分组配成混合水溶液，搅拌下加入沉淀剂有机碱或无机碱，制得氢氧化物沉淀物；步骤2:将氢氧化物经微波水热反应；步骤3:将纳米粉体通过球磨搅拌；步骤4:洗涤、干燥造粒得到纳米陶瓷刀具粉体；步骤5:将造粒粉进行干压制得到坯体；步骤6:之后在等静压机致密化；步骤7:将压实的坯体送入推板窑中第一次烧结；步骤8将第一次烧结的半成品放到热压炉二次成烧；步骤9:在打磨、抛光、开刃制得刀具成品。对材料测试方法: (1)采用透射电镜(TEM)对纳米粒子进行形貌分析； (2)扫描电镜(SEM)观察陶瓷刀断口形貌； (3)陶瓷材料试验机上用三点弯曲法测抗弯强度； (4)利用单边切口梁法测定陶瓷刀具的断裂韧性； (5)用维氏硬度计测定陶瓷刀具的硬度； (6)用阿几米阿德排水法测陶瓷刀具的密度。与现有的技术相比本专利技术具有如下优点: 1、该专利技术所述的氧化锆复合陶瓷刀具材料是以氧化钇稳定四方氧化锆作为基体，包括氧化铝、氧化铈、氧化铁、氧化镁、氧化钙、二氧化硅之中的一种或多种第三组分组成的掺杂体系协同增韧、稳定四方晶相氧化锆；特别是添加微量的氧化钛对氧化锆复合陶瓷刀具的抗老化能力有明显的提闻。2、该方法制备的纳米陶瓷刀具粉体具有原始粒径超细、分布范围窄、组分分散均匀、团聚少、烧结活性高及流动性良好的性能。3、该刀具超强度、高韧性、耐腐蚀、抗老化、玉质感强等特点。该方法制备的纳米陶瓷刀具生坯体在1300~1350°C热压煅烧后，理论密度达到99.7%，刀具的抗弯强度、断裂韧性分别达到1150~1400 M Pa、9~12 M Pa.m-2。而且本专利技术工艺简单、成本较低、易于规模化生产。【专利附图】【附图说明】下面结合附图对本专利技术详述 图1实施例3中氧化锆复合陶瓷刀具粉TEM图。图2实施例3中氧化锆复合陶瓷刀具断口的SEM照片。 【具体实施方式】为了更好地理解本专利技术，下面结合具体实施例对本专利技术作了详细说明。下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。实施例1 (1)以ZrOCl2.8H20、Y2O3为原料同时加入第三组分组配成混合水溶液，混合溶液中Zr4+浓度为0.8mol/L,各组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米陶瓷刀具，其特征组成在于该纳米陶瓷刀具的组成是氧化钇稳定氧化锆，包括氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化钛之中的一种或多种第三组分组成协同掺杂，其含量分别是：氧化锆80~95wt%、氧化钇2~8wt%、氧化铝0~20wt%、氧化镁0~5wt%、氧化钙0~4wt%、氧化钛0~0.5wt%、其他稀土氧化物0~2wt%。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗忠义，王恩远，
申请(专利权)人：雅安远创陶瓷有限责任公司，
类型：发明
国别省市：