一種氮化硅基陶瓷刀具材料及其制備方法
【專利摘要】一種氮化硅基陶瓷刀具材料，由下列重量份的原料制成：氧化鉻2-3、CeO21-2、Li2O3-5、氟化鈉0.8-1.4、納米二氧化鈦2-2.5、硼酸鈣0.3-0.6、燒滑石1-1.5、硅灰石1-1.5、氧化鉍2-3、氮化硅78-82、去離子水適量、聚丙烯酸1-1.4、聚乙二醇0.7-1.2、乙二醇適量、耐磨助劑3-4；本發(fā)明的氮化硅基陶瓷通過添加納米二氧化鈦，增加了陶瓷的潤滑性，阻止粘結(jié)、減小摩擦、降低磨損和提高刀具使用壽命；該陶瓷還具有極高的硬度和耐磨性，耐熱性好，切割件表面光滑；通過使用本發(fā)明的耐磨助劑，能夠增加陶瓷的表面光滑性、耐磨性和耐熱性。
【專利說明】 一種氮化硅基陶瓷刀具材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷切削刀具材料領(lǐng)域，尤其涉及一種氮化硅基陶瓷刀具材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷切削工具具備了高硬度、高密度、耐高溫，抗磁化、抗氧化、耐腐蝕性強、化學穩(wěn)定性好、高耐磨性等特點，是高速鋼等傳統(tǒng)切削工具良好的替代品，解決了鑰、鎳等資源稀缺的問題。但是目前陶瓷切削材料還是存在成本較高，韌性不夠、脆性大、硬度參差不齊、散熱性差、自潤滑性不好等問題，需要解決。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種氮化硅基陶瓷刀具材料及其制備方法，該陶瓷潤滑性好，阻止粘結(jié)、減小摩擦、降低磨損和提高刀具使用壽命，還具有極高的硬度和耐磨性，耐熱性好，切割件表面光滑。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種氮化硅基陶瓷刀具材料，其特征在于由下列重量份的原料制成:氧化鉻2-3、Ce021-2、Li20 3-5、氟化鈉0.8-1.4、納米二氧化鈦2-2.5、硼酸鈣0.3-0.6、燒滑石1-1.5、硅灰石1-1.5、氧化鉍2-3、氮化硅78-82、去離子水適量、聚丙烯酸1-1.4、聚乙二醇0.7-1.2、乙二醇適量、耐磨助劑3-4 ；
所述耐磨助劑由下列重量份的原料制成:納米石墨0.3-0.5、磷酸鋯1-1.3、納米氧化錯1-1.3、氧化|丐0.4-0.5、氫氧化鎂0.4-0.6、磷酸1_2、二硫化鑰1_2、氧化招2_3、高嶺土
0.4-0.8、丙烯酸酯1-2、過硫酸銨0.2-0.3、納米碳0.7-0.9、水10-12、聚乙二醇0.4-0.6 ；制備方法為:將丙烯酸酯、聚乙二醇加入水中，攪拌均勻，再加入氧化鈣、氫氧化鎂、磷酸、氧化鋁、高嶺土、過硫酸銨，加熱至70-80°C，攪拌反應(yīng)20-30分鐘，再加入其他剩余成分，攪拌
10-20分鐘，超聲分散6-8分鐘，過濾，烘干，粉碎，過40目篩，在氮氣氛圍下，1380-1440°C下煅燒30-40分鐘，粉碎，過40目篩，即得。
[0005]所述氮化硅基陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)將氧化鉻、Ce02、Li20、氟化鈉、硼酸鈣、燒滑石、硅灰石、氧化鉍混合，球磨，過200目篩，得到顆粒；
(2)將氮化硅、納米二氧化鈦混合，球磨，過250目篩，得到顆粒；
(3)將前兩步得到的顆粒混合，加入27-32%重量份的去離子水、4-6%重量份的乙二醇，混合成泥狀，送入球磨機中球磨2-3個小時，干燥，送入煅燒爐中，在800-900°C下煅燒1-2小時，取出粉碎，過200目篩，得到顆粒；
(4)將第(3)步得到的顆粒與其他剩余成分混合，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2-3小時，在110-120°C下烘干，過40目篩，在1590-1650°C下熱壓，熱壓壓力為20_30MPa，熱壓時間為50-60分鐘，即得。
[0006]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的氮化硅基陶瓷通過添加納米二氧化鈦，增加了陶瓷的潤滑性，阻止粘結(jié)、減小摩擦、降低磨損和提高刀具使用壽命；該陶瓷還具有極高的硬度和耐磨性，耐熱性好，切割件表面光滑；通過使用本發(fā)明的耐磨助劑，能夠增加陶瓷的表面光滑性、耐磨性和耐熱性。

【具體實施方式】
[0007]一種氮化硅基陶瓷刀具材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:氧化鉻2.5、Ce02
1.5、Li20 4、氟化鈉1.1、納米二氧化鈦2.3、硼酸鈣0.4、燒滑石1.3、硅灰石1.3、氧化鉍
2.5、氮化硅80、去離子水適量、聚丙烯酸1.2、聚乙二醇1、乙二醇適量、耐磨助劑3.5 ；
所述耐磨助劑由下列重量份(公斤)的原料制成:納米石墨0.4、磷酸鋯1.2、納米氧化鋯1.2、氧化鈣0.5、氫氧化鎂0.5、磷酸1.5、二硫化鑰1.5、氧化鋁2.5、高嶺土 0.6、丙烯酸酯1.5、過硫酸銨0.2、納米碳0.8、水11、聚乙二醇0.5 ;制備方法為:將丙烯酸酯、聚乙二醇加入水中，攪拌均勻，再加入氧化鈣、氫氧化鎂、磷酸、氧化鋁、高嶺土、過硫酸銨，加熱至750C，攪拌反應(yīng)25分鐘，再加入其他剩余成分，攪拌15分鐘，超聲分散7分鐘，過濾，烘干，粉碎，過40目篩，在氮氣氛圍下，1400°C下煅燒35分鐘，粉碎，過40目篩，即得。
[0008]所述氮化硅基陶瓷刀具材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將氧化鉻、Ce02、Li20、氟化鈉、硼酸鈣、燒滑石、硅灰石、氧化鉍混合，球磨，過200目篩，得到顆粒；
(2)將氮化硅、納米二氧化鈦混合，球磨，過250目篩，得到顆粒；
(3)將前兩步得到的顆粒混合，加入31%重量份的去離子水、5%重量份的乙二醇，混合成泥狀，送入球磨機中球磨2.5個小時，干燥，送入煅燒爐中，在850°C下煅燒1.5小時，取出粉碎，過200目篩，得到顆粒；
(4)將第(3)步得到的顆粒與其他剩余成分混合，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2.5小時，在1151:下烘干，過40目篩，在1620°C下熱壓，熱壓壓力為25MPa，熱壓時間為55分鐘，即得。
[0009]實驗數(shù)據(jù):
該實施例陶瓷的維氏硬度為90GPa，抗彎強度為1201MPa，斷裂韌性為15.8MPa.m1/2。
【權(quán)利要求】
1.一種氮化硅基陶瓷刀具材料，其特征在于由下列重量份的原料制成:氧化鉻2-3、Ce02 1-2、Li20 3_5、氟化鈉0.8_1.4、納米二氧化鈦2_2.5、硼酸鈣0.3_0.6、燒滑石1-1.5、硅灰石1-1.5、氧化鉍2-3、氮化硅78-82、去離子水適量、聚丙烯酸1-1.4、聚乙二醇0.7-1.2、乙二醇適量、耐磨助劑3-4 ； 所述耐磨助劑由下列重量份的原料制成:納米石墨0.3-0.5、磷酸鋯1-1.3、納米氧化錯1-1.3、氧化|丐0.4-0.5、氫氧化鎂0.4-0.6、磷酸1_2、二硫化鑰1_2、氧化招2_3、高嶺土0.4-0.8、丙烯酸酯1-2、過硫酸銨0.2-0.3、納米碳0.7-0.9、水10-12、聚乙二醇0.4-0.6 ；制備方法為:將丙烯酸酯、聚乙二醇加入水中，攪拌均勻，再加入氧化鈣、氫氧化鎂、磷酸、氧化鋁、高嶺土、過硫酸銨，加熱至70-80°C，攪拌反應(yīng)20-30分鐘，再加入其他剩余成分，攪拌10-20分鐘，超聲分散6-8分鐘，過濾，烘干，粉碎，過40目篩，在氮氣氛圍下，1380-1440 V下煅燒30-40分鐘，粉碎，過40目篩，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮化硅基陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將氧化鉻、Ce02、Li20、氟化鈉、硼酸鈣、燒滑石、硅灰石、氧化鉍混合，球磨，過200目篩，得到顆粒； (2)將氮化硅、納米二氧化鈦混合，球磨，過250目篩，得到顆粒； (3)將前兩步得到的顆?；旌?，加入27-32%重量份的去離子水、4-6%重量份的乙二醇，混合成泥狀，送入球磨機中球磨2-3個小時，干燥，送入煅燒爐中，在800-900°C下煅燒1-2小時，取出粉碎，過200目篩，得到顆粒； (4)將第(3)步得到的顆粒與其他剩余成分混合，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2-3小時，在110-120°C下烘干，過40目篩，在1590-1650°C下熱壓，熱壓壓力為20_30MPa，熱壓時間為50-60分鐘，即得。
【文檔編號】C04B35/593GK104370555SQ201410580972
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】席少非 申請人:合肥市東廬機械制造有限公司