[发明专利]一种高强度切削刀具用陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷刀具材料领域，尤其涉及一种高强度切削刀具用陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

    随着高新技术的发展，机械加工业对刀具材料提出了更为严格而苛刻的要求，现在需要加工硬度更高的材料、需要更高的切削效率、加工精度也要求高了，这就要求提高刀具的性能，传统的高速钢等切削材料硬度不够，而且浪费稀缺的钼、镍等资源，因此陶瓷刀具应运而生。陶瓷切削工具具备了高硬度、高密度、耐高温，抗磁化、抗氧化、耐腐蚀性强、化学稳定性好、高耐磨性等特点，但是还是存在易碎、散热性差、抗热震性差、抗磨性能有限等缺点，需要改进，同时需要不断降低生产成本，实现企业最大利益，促进科技进步。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度切削刀具用陶瓷材料及其制备方法，该陶瓷纯度高、密度大，强度大，耐温高，耐磨性好，适用于切削刀具，成本低。

本发明的技术方案如下：

一种高强度切削刀具用陶瓷材料，其特征在于由下列重量份的原料制成：氧化锆13-16、丁二醇3-5、紫木节19-23、钙长石23-27、钠长石30-35、丙烯酰胺2.2-2.6、双聚丙烯酰胺0.6-0.9、过硫酸钾0.1-0.2、滑石2-5、去离子水适量、乙醇适量、聚乙二醇1.7-2、耐磨助剂3-4；

所述耐磨助剂由下列重量份的原料制成：氮化硅1-1.4、氮化铝1-1.4、氮化钛1-1.3、氮化碳0.4-0.7、氧化锆1-2、金刚石粉1-2、氧化铪0.3-0.4、硅烷偶联剂kh-550 1-2、氮化银0.7-0.9、碳化硅1-2、聚丙烯酸酯0.4-0.6、乙醇6-9、水7-11；制备方法为：将乙醇、聚丙烯酸酯、硅烷偶联剂kh-550加入水中，搅拌均匀，再加入氧化锆、碳化硅，加热至70-80℃，搅拌反应20-30分钟，再加入其他剩余成分，搅拌10-20分钟，超声分散6-8分钟，过滤，烘干，粉碎，过40目筛，在氮气氛围下，1380-1440℃下煅烧30-40分钟，粉碎，过40目筛，即得。

所述高强度切削刀具用陶瓷材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将氧化锆粉、钙长石、钠长石、滑石混合，球磨，过325目筛，得到颗粒；

（2）将紫木节球磨，过300目筛，得到颗粒；

（3）将丙烯酰胺、双聚丙烯酰胺、过硫酸钾与前两步得到的颗粒混合，加入20-25%重量份的去离子水、7-10%重量份的乙醇，混合成泥状，送入球磨机中球磨2-3个小时，干燥，送入煅烧炉中，在800-900℃下煅烧1-2小时，取出粉碎，过300目筛，得到颗粒；

（4）将第（3）步得到的颗粒与其他剩余成分混合，加入3-4倍重量份的去离子水、聚乙二醇，球磨2-3小时，在110-120℃下烘干，过40目筛，在1580-1640℃下热压，热压压力为20-30MPa，热压时间为50-60分钟，即得。

本发明的有益效果

本发明的陶瓷纯度高、密度大，强度大，耐温高，耐磨性好，适用于切削刀具，成本低；通过使用本发明的耐磨助剂，能够增加陶瓷的表面光滑性、耐磨性和耐热性。

具体实施方式

一种高强度切削刀具用陶瓷材料，由下列重量份(公斤)的原料制成：氧化锆15、丁二醇4、紫木节21、钙长石25、钠长石33、丙烯酰胺2.4、双聚丙烯酰胺0.7、过硫酸钾0.1、滑石3、去离子水适量、乙醇适量、聚乙二醇1.8、耐磨助剂3.5；

所述耐磨助剂由下列重量份（公斤）的原料制成：氮化硅1.2、氮化铝1.2、氮化钛1.2、氮化碳0.6、氧化锆1.5、金刚石粉1.5、氧化铪0.3、硅烷偶联剂kh-550 1.5、氮化银0.8、碳化硅1.5、聚丙烯酸酯0.5、乙醇7、水9；制备方法为：将乙醇、聚丙烯酸酯、硅烷偶联剂kh-550加入水中，搅拌均匀，再加入氧化锆、碳化硅，加热至75℃，搅拌反应25分钟，再加入其他剩余成分，搅拌15钟，超声分散7分钟，过滤，烘干，粉碎，过40目筛，在氮气氛围下，1420℃下煅烧35分钟，粉碎，过40目筛，即得。

所述高强度切削刀具用陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将氧化锆粉、钙长石、钠长石、滑石混合，球磨，过325目筛，得到颗粒；

（2）将紫木节球磨，过300目筛，得到颗粒；

（3）将丙烯酰胺、双聚丙烯酰胺、过硫酸钾与前两步得到的颗粒混合，加入23%重量份的去离子水、8%重量份的乙醇，混合成泥状，送入球磨机中球磨2.5个小时，干燥，送入煅烧炉中，在850℃下煅烧1.5小时，取出粉碎，过300目筛，得到颗粒；