一種陶瓷刀具材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種陶瓷刀具材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高速切削加工技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位，是高效、高精密加工的發(fā)展方向，具有廣闊的發(fā)展前景。刀具是高速切削加工技術(shù)中關(guān)鍵的因素之一，刀具材料的性能以及刀具的壽命已成為制約難加工材料加工效率及加工質(zhì)量的主要原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種陶瓷刀具材料及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0005]本申請實(shí)施例公開一種陶瓷刀具材料，其特征在于，按照重量比包括:
[0006]25 ?30wt.%微米級 Si3N4;
[0007]4 ?5wt.%納米級 Si3N4;
[0008]47 ?52wt.%微米級 TiC ；
[0009]3 ?4wt.%納米級 SiC ；
[0010]1 ?菌料
[0011]余量為燒結(jié)助劑。
[0012]優(yōu)選的，在上述的陶瓷刀具材料中，所述燒結(jié)助劑為六1203和￥ 203的混合。
[0013]本申請實(shí)施例還公開了一種陶瓷刀具材料的制備方法，包括步驟:
[0014](1)、按照所述配比混合物料，得到復(fù)合粉料；
[0015](2)、采用真空熱壓燒結(jié)方法對復(fù)合粉料進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1600?1700°C，燒結(jié)時間為0.5?lh ;機(jī)械加壓壓力為20?30MPa。
[0016]優(yōu)選的，在上述的陶瓷刀具材料的制備方法中，所述復(fù)合粉料的制備方法包括:
[0017]a、采用濃度為4wt %的HF酸溶液分別對微米級Si3N4和微米級TiC進(jìn)行反復(fù)酸洗，去除雜質(zhì)，直至pH值大于6以上為止；
[0018]b、采用濃度為1被％的冊酸溶液分別對納米級Si3N4和納米級SiC進(jìn)行反復(fù)酸洗，去除雜質(zhì)；
[0019]c、將酸洗后的納米級Si3N4和納米級SiC中分別加入PEG分散劑，利用稀鹽酸和氨水調(diào)節(jié)pH值至9?10，靜置6?8小時，獲得Si3N4懸浮液和納米級SiC懸浮液；
[0020]d、將Si3N4懸浮液和納米級SiC懸浮液混合，同時加入微米級Si 3N4粉末、微米級TiC粉末和燒結(jié)助劑，獲得復(fù)合粉末懸浮液，干燥后獲得復(fù)合粉料。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明在微米級粉體中加入納米級顆粒后，強(qiáng)度和硬度都得到較大提高，其中，抗彎強(qiáng)度達(dá)到lOOOMPa以上，斷裂韌性超過8.7MPa.m1/2,維氏硬度超過19.6GPa。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1所示為本發(fā)明具體實(shí)施例中陶瓷刀具材料的SEM照片。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明通過下列實(shí)施例作進(jìn)一步說明:根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的具體的物料比、工藝條件及其結(jié)果僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。
[0025]陶瓷刀具材料的制備方法，包括步驟:
[0026](1)、采用濃度為4被％的HF酸溶液分別對微米級Si3N4和微米級TiC進(jìn)行反復(fù)酸洗，去除雜質(zhì)，直至pH值大于6以上為止；采用濃度為^^%的冊酸溶液分別對納米級Si3N4和納米級SiC進(jìn)行反復(fù)酸洗，去除雜質(zhì)；將酸洗后的納米級Si3N4和納米級SiC中分別加入PEG分散劑，利用稀鹽酸和氨水調(diào)節(jié)pH值至9，靜置6小時，獲得Si3N4懸浮液和納米級SiC懸浮液；將Si3N4懸浮液和納米級SiC懸浮液混合，同時加入微米級Si 3N4粉末、微米級TiC粉末和燒結(jié)助劑，獲得復(fù)合粉末懸浮液，干燥后獲得復(fù)合粉料。
[0027]上述復(fù)合粉料中，按照重量比包括:25wt.%微米級Si3N4;4wt.%納米級Si3N4;52wt.%微米級 TiC ；4wt.%納米級 SiC菌料。
[0028]多種不同數(shù)量級粒徑粉體混合在一起，分散機(jī)制的選擇和分散過程比較困難，因?yàn)椴煌健⒉煌M分的粉體表面活性不一，采用上述方法獲得的復(fù)合粉體穩(wěn)定性高、分散性好。
[0029](2)采用真空熱壓燒結(jié)方法對復(fù)合粉料進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)助劑為A1203和Y 203的混合，燒結(jié)溫度為1650°C，燒結(jié)時間為lh ;機(jī)械加壓壓力為30MPa。
[0030]所獲得的陶瓷材料的SEM照片參圖1所示。從圖中看出，Si3N4類晶須的尺寸為0.2?1.2 μ m，長徑比為2?5，晶須均勻分布在小晶粒之間。
[0031]對其強(qiáng)度和硬度進(jìn)行測試，抗彎強(qiáng)度達(dá)到lOOOMPa以上，斷裂韌性超過8.7MPa.m1/2,維氏硬度超過19.6GPa。
[0032]最后，還需要說明的是，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種陶瓷刀具材料，其特征在于，按照重量比包括: 25 ?30wt.%微米級 Si3N4； 4?5wt.%納米級Si3N4; 47?52wt.%微米級TiC ； 3?4wt.%納米級SiC ； 1?2wt%抗菌料 余量為燒結(jié)助劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷刀具材料，其特征在于:所述燒結(jié)助劑為A1203和Y 203的混合。3.—種陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于，包括步驟: (1)、按照權(quán)利要求1所述配比混合物料，得到復(fù)合粉料； (2)、采用真空熱壓燒結(jié)方法對復(fù)合粉料進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1600?1700°C，燒結(jié)時間為0.5?lh ;機(jī)械加壓壓力為20?30MPa。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于:所述復(fù)合粉料的制備方法包括: a、采用濃度為4wt%的HF酸溶液分別對微米級Si3N4和微米級TiC進(jìn)行反復(fù)酸洗，去除雜質(zhì)，直至pH值大于6以上為止； b、采用濃度為lwt%的HF酸溶液分別對納米級Si3N4和納米級SiC進(jìn)行反復(fù)酸洗，去除雜質(zhì)； c、將酸洗后的納米級Si3N4和納米級SiC中分別加入PEG分散劑，利用稀鹽酸和氨水調(diào)節(jié)pH值至9?10，靜置6?8小時，獲得Si3N4懸浮液和納米級SiC懸浮液； d、將Si3N4懸浮液和納米級SiC懸浮液混合，同時加入微米級Si3N4粉末、微米級TiC粉末和燒結(jié)助劑，獲得復(fù)合粉末懸浮液，干燥后獲得復(fù)合粉料。
【專利摘要】本申請公開了一種陶瓷刀具材料及其制備方法，該陶瓷刀具材料按照重量比包括：25～30wt.％微米級Si3N4；4～5wt.％納米級Si3N4；47～52wt.％微米級TiC；3～4wt.％納米級SiC；1～2wt％抗菌料余量為燒結(jié)助劑。本發(fā)明在微米級粉體中加入納米級顆粒后，強(qiáng)度和硬度都得到較大提高，其中，抗彎強(qiáng)度達(dá)到1000MPa以上，斷裂韌性超過8.7MPa.m1/2,維氏硬度超過19.6GPa。
【IPC分類】C04B35/56, C04B35/64
【公開號】CN105236985
【申請?zhí)枴緾N201510523713
【發(fā)明人】王黎光, 汪衛(wèi)幫
【申請人】蘇州睿智同策廣告有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年8月25日