一種耐熱切削刀具用陶瓷及其制備方法
【專利摘要】一種耐熱切削刀具用陶瓷，由下列重量份的原料制成：氧化鎢纖維4-5、重質氧化鎂13-16、輕燒氧化鎂6-8、聚合羥基鋁柱撐膨潤土5-7、羧甲基纖維素鈉1-2、TiB224-28、ZrB236-42、AlN34-39、TiCl42-3、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1-1.5、聚乙二醇1.2-1.6、抗磨助劑4-5；本發明的陶瓷添加了氧化鎢纖維，增加了陶瓷的耐熱性和韌性，通過添加TiB2、ZrB2、AlN，使得陶瓷具有極高的強度和硬度，制作的刀具經久耐用，可以用于切割、磨削等加工；通過使用本發明的抗磨助劑，能夠增加陶瓷的耐磨性和耐熱性。
【專利說明】一種耐熱切削刀具用陶瓷及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及陶瓷刀具材料領域，尤其涉及一種耐熱切削刀具用陶瓷及其制備方法。
【背景技術】
[0002]目前切削鋼材、鑄鐵、合金鋼材及不銹鋼材等普遍采用碳化物基的硬質合金(WC - Co、WC - TiC - Co)。對于某些特殊材料也采用硬度最高的金剛石及立方氮化硼(CBN)，但它們的強度比硬質合金較低，且金剛石工具不利于切削鋼鐵材料，因為碳質元素的金剛石易與鐵元素反應生成碳化鐵，而使金剛石損耗。而陶瓷刀具對鐵基等很多材料都不起反應，對加工冷硬鑄鐵、司太立合金、耐熱鎳基合金等具有較好的性能。
[0003]目前陶瓷刀具有很多優良的性能，具有高硬度、高密度、耐高溫，抗磁化、抗氧化、耐腐蝕性強、化學穩定性好、高耐磨性等特點,但是這些陶瓷成本較高,種類少,還需要進一步研究新的陶瓷材料，降低成本，同時改進陶瓷刀具的韌性、散熱性、抗彎折、抗磨等使用性倉泛。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種耐熱切削刀具用陶瓷及其制備方法，該陶瓷耐熱性和韌性好，具有極高的強度和硬度。
[0005]本發明的技術方案如下:
一種耐熱切削刀具用陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成:氧化鎢纖維4-5、重質氧化鎂13-16、輕燒氧化鎂6-8、聚合羥基鋁柱撐膨潤土 5-7、羧甲基纖維素鈉1_2、Τ?Β2
24-28、ZrB2 36-42、A1N34-39、TiC14 2_3、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1_1.5、聚乙二醇1.2-1.6、抗磨助劑4-5 ；
所述抗磨助劑由下列重量份的原料制成:氧化鑭0.2-0.3、納米氧化鋯0.6-0.9、三氧化二釔0.4-0.5、納米氧化鋁0.3-0.5、醋酸5-7、硝酸釔0.3-0.5、氧氯化鋯3-3.5,1-2%鹽酸溶液適量、水適量；制備方法為:將硝酸釔、氧氯化鋯加入24-30重量份的水中，攪拌溶解后滴加醋酸，磁力攪拌4-5個小時，加入納米氧化鋯、納米氧化鋁，繼續攪拌2-3個小時，置于室溫下1-2天，再邊攪拌邊加入三氧化二釔、氧化鑭，攪拌2-3個小時，在120-130°C油浴中攪拌至干燥，送入煅燒爐，在氮氣氛圍中，1200-1500°C下煅燒50-60分鐘，加入2-3倍重量份的1-2%鹽酸溶液洗滌2-3次，水洗至中性，烘干，粉碎，過100目篩，即得。
[0006]所述耐熱切削刀具用陶瓷的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)將重質氧化鎂、輕燒氧化鎂、聚合羥基鋁柱撐膨潤土混合后球磨，過250目篩，加入4-5倍重量份的去離子水，攪拌后加入羧甲基纖維素鈉，加熱至70-80°C，攪拌10-15分鐘，再加入氧化鎢纖維，繼續攪拌30-40分鐘，噴霧干燥，得到顆粒，再送入煅燒爐中，在氮氣氛圍中，在700-800°C下煅燒40-50分鐘，粉碎，過80目篩，得到顆粒；
(2)將TiB2、ZrB2、AIN、TiC14混合，加入0.8-1倍重量份的乙醇，球磨至200目以下，干燥，得到顆粒；
(3)將前兩步得到的顆粒與除聚丙烯酸、聚乙二醇以外的其他剩余成分混合，取混合材料的3-4倍重量份的去離子水，加入聚丙烯酸、聚乙二醇，攪拌均勻，加入混合材料，球磨1-2小時，超聲分散13-17分鐘，在110-120°C下烘干，過40目篩，得到顆粒；
(4)將第(3)步得到的顆粒在氮氣氛圍中，在1610-1670°C下熱壓，熱壓壓力為
25-30MPa，熱壓時間為40-50分鐘，自然冷卻，即得。
[0007]本發明的有益效果
本發明的陶瓷添加了氧化鎢纖維，增加了陶瓷的耐熱性和韌性，通過添加TiB2、ZrB2、A1N，使得陶瓷具有極高的強度和硬度，制作的刀具經久耐用，可以用于切割、磨削等加工；通過使用本發明的抗磨助劑，能夠增加陶瓷的耐磨性和耐熱性。
【具體實施方式】
[0008]一種耐熱切削刀具用陶瓷，由下列重量份(公斤)的原料制成:氧化鎢纖維4.5、重質氧化鎂14、輕燒氧化鎂7、聚合羥基鋁柱撐膨潤土 6、羧甲基纖維素鈉1.5、Τ?Β2 26、ZrB2 39、AlN36、TiC14 2.5、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1.3、聚乙二醇1.4、抗磨助劑 4.5 ;
所述抗磨助劑由下列重量份(公斤)的原料制成:氧化鑭0.2、納米氧化鋯0.8、三氧化二釔0.4、納米氧化鋁0.4、醋酸6、硝酸釔0.4、氧氯化鋯3.3、1.5%鹽酸溶液適量、水適量；制備方法為:將硝酸釔、氧氯化鋯加入27重量份的水中，攪拌溶解后滴加醋酸，磁力攪拌
4.5個小時，加入納米氧化鋯、納米氧化鋁，繼續攪拌2.5個小時，置于室溫下1.5天，再邊攪拌邊加入三氧化二釔、氧化鑭，攪拌2.5個小時，在125°C油浴中攪拌至干燥，送入煅燒爐，在氮氣氛圍中，1400°C下煅燒55分鐘，加入2.5倍重量份的1.5%鹽酸溶液洗滌3次，水洗至中性，烘干，粉碎，過100目篩，即得。
[0009]所述耐熱切削刀具用陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
(1)將重質氧化鎂、輕燒氧化鎂、聚合羥基鋁柱撐膨潤土混合后球磨，過250目篩，力口入4.5倍重量份的去離子水，攪拌后加入羧甲基纖維素鈉，加熱至75°C，攪拌13分鐘，再加入氧化鎢纖維，繼續攪拌35分鐘，噴霧干燥，得到顆粒，再送入煅燒爐中，在氮氣氛圍中，在750°C下煅燒45分鐘，粉碎，過80目篩，得到顆粒；
(2)將TiB2、ZrB2、AIN、TiC14混合，加入0.9倍重量份的乙醇，球磨至200目以下，干燥，得到顆粒；
(3)將前兩步得到的顆粒與除聚丙烯酸、聚乙二醇以外的其他剩余成分混合，取混合材料的3.5倍重量份的去離子水，加入聚丙烯酸、聚乙二醇，攪拌均勻，加入混合材料，球磨
1.5小時，超聲分散15分鐘，在115°C下烘干，過40目篩，得到顆粒；
(4)將第(3)步得到的顆粒在氮氣氛圍中，在1640°C下熱壓，熱壓壓力為28MPa，熱壓時間為45分鐘，自然冷卻，即得。
[0010]實驗數據:
該實施例陶瓷的維氏硬度為97GPa，抗彎強度為1140MPa，斷裂韌性為16MPa.m1/2。
【權利要求】
1.一種耐熱切削刀具用陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成:氧化鎢纖維4-5、重質氧化鎂13-16、輕燒氧化鎂6-8、聚合羥基鋁柱撐膨潤土 5-7、羧甲基纖維素鈉l-2、TiB224-28、ZrB236-42、A1N34-39、TiC14 2_3、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1-1.5、聚乙二醇1.2-1.6、抗磨助劑4-5 ； 所述抗磨助劑由下列重量份的原料制成:氧化鑭0.2-0.3、納米氧化鋯0.6-0.9、三氧化二釔0.4-0.5、納米氧化鋁0.3-0.5、醋酸5-7、硝酸釔0.3-0.5、氧氯化鋯3-3.5,1-2%鹽酸溶液適量、水適量；制備方法為:將硝酸釔、氧氯化鋯加入24-30重量份的水中，攪拌溶解后滴加醋酸，磁力攪拌4-5個小時，加入納米氧化鋯、納米氧化鋁，繼續攪拌2-3個小時，置于室溫下1-2天，再邊攪拌邊加入三氧化二釔、氧化鑭，攪拌2-3個小時，在120-130°C油浴中攪拌至干燥，送入煅燒爐，在氮氣氛圍中，1200-1500°C下煅燒50-60分鐘，加入2-3倍重量份的1-2%鹽酸溶液洗滌2-3次，水洗至中性，烘干，粉碎，過100目篩，即得。
2.根據權利要求1所述耐熱切削刀具用陶瓷的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將重質氧化鎂、輕燒氧化鎂、聚合羥基鋁柱撐膨潤土混合后球磨，過250目篩，加入4-5倍重量份的去離子水，攪拌后加入羧甲基纖維素鈉，加熱至70-80°C，攪拌10-15分鐘，再加入氧化鎢纖維，繼續攪拌30-40分鐘，噴霧干燥，得到顆粒，再送入煅燒爐中，在氮氣氛圍中，在700-800°C下煅燒40-50分鐘，粉碎，過80目篩，得到顆粒； (2)將TiB2、ZrB2、AIN、TiC14混合，加入0.8-1倍重量份的乙醇，球磨至200目以下，干燥，得到顆粒； (3)將前兩步得到的顆粒與除聚丙烯酸、聚乙二醇以外的其他剩余成分混合，取混合材料的3-4倍重量份的去離子水，加入聚丙烯酸、聚乙二醇，攪拌均勻，加入混合材料，球磨1-2小時，超聲分散13-17分鐘，在110-120°C下烘干，過40目篩，得到顆粒； (4)將第(3)步得到的顆粒在氮氣氛圍中，在1610-1670°C下熱壓，熱壓壓力為25-30MPa，熱壓時間為40-50分鐘，自然冷卻，即得。
【文檔編號】C04B35/582GK104387099SQ201410630607
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月11日 優先權日:2014年11月11日
【發明者】朱江玲 申請人:合肥皖為電氣設備工程有限責任公司