一種高速鋼切割刀具用陶瓷材料及其制備方法
【專利摘要】一種高速鋼切割刀具用陶瓷材料，由下列重量份的原料制成：滑石1-2、鈦酸鋁5-7、石墨烯2-3、堇青石1-2、莫來石3-5、剛玉砂5-8、碳化硅砂78-82、酚醛樹脂乳液3-5、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)明的陶瓷材料具有極高的硬度和耐磨性，通過添加石墨烯，使得陶瓷的自潤滑性好，該陶瓷還具有良好的耐熱性和優(yōu)良的切削性能，適合于鑄鐵、高速鋼材等材料的加工；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】 一種高速鋼切割刀具用陶瓷材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷切削刀具材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高速鋼切割刀具用陶瓷材料及其制備方法。

【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(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好、高耐磨性等特點(diǎn)，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高速鋼切割刀具用陶瓷材料及其制備方法，該陶瓷具有極高的硬度和耐磨性，自潤滑性好，還具有良好的耐熱性和優(yōu)良的切削性能。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高速鋼切割刀具用陶瓷材料，其特征在于由下列重量份的原料制成:滑石1-2、鈦酸鋁5-7、石墨烯2-3、堇青石1-2、莫來石3-5、剛玉砂5_8、碳化硅砂78-82、酚醛樹脂乳液3-5、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(cuò)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?dú)夥諊拢?380-1440 V下煅燒30-40分鐘，粉碎，過40目篩，即得。
[0005]所述高速鋼切割刀具用陶瓷材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)將滑石、堇青石、莫來石、剛玉砂、碳化硅砂混合，球磨，過300目篩，得到顆粒；
(2)將鈦酸鋁、石墨烯混合，球磨，過250目篩，得到顆粒；
(3)將酚醛樹脂乳液與前兩步得到的顆?；旌?，加入23-28%重量份的去離子水、3-5%重量份的乙二醇，混合成泥狀,送入球磨機(jī)中球磨2-3個(gè)小時(shí)，干燥，送入煅燒爐中，在800-900°C下煅燒1-2小時(shí)，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(shí)，在110-120°C下烘干，過40目篩，在1680-1740°C下熱壓，熱壓壓力為20_30MPa，熱壓時(shí)間為50-60分鐘，即得。
[0006]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的陶瓷材料具有極高的硬度和耐磨性，通過添加石墨烯，使得陶瓷的自潤滑性好，該陶瓷還具有良好的耐熱性和優(yōu)良的切削性能，適合于鑄鐵、高速鋼材等材料的加工；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(shí)施方式】
[0007]—種高速鋼切割刀具用陶瓷材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:滑石1.5、鈦酸鋁6、石墨烯2.5、堇青石1.5、莫來石4、剛玉砂6、碳化硅砂80、酚醛樹脂乳液4、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?dú)夥諊拢?400°C下煅燒35分鐘，粉碎，過40目篩，即得。
[0008]所述高速鋼切割刀具用陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將滑石、堇青石、莫來石、剛玉砂、碳化硅砂混合，球磨，過300目篩，得到顆粒；
(2)將鈦酸鋁、石墨烯混合，球磨，過250目篩，得到顆粒；
(3)將酚醛樹脂乳液與前兩步得到的顆?；旌?，加入25%重量份的去離子水、4%重量份的乙二醇，混合成泥狀，送入球磨機(jī)中球磨2.5個(gè)小時(shí)，干燥，送入煅燒爐中，在850°C下煅燒1.5小時(shí)，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(shí)，在115°C下烘干，過40目篩，在1720°C下熱壓，熱壓壓力為26MPa，熱壓時(shí)間為55分鐘，即得。
[0009]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):
該實(shí)施例陶瓷的維氏硬度為99GPa，抗彎強(qiáng)度為1146MPa，斷裂韌性為13MPa.m1/2。
【權(quán)利要求】
1.一種高速鋼切割刀具用陶瓷材料，其特征在于由下列重量份的原料制成:滑石1-2、鈦酸鋁5-7、石墨烯2-3、堇青石1-2、莫來石3-5、剛玉砂5_8、碳化硅砂78-82、酚醛樹脂乳液3-5、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(cuò)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?dú)夥諊拢?380-1440°C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所述高速鋼切割刀具用陶瓷材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將滑石、堇青石、莫來石、剛玉砂、碳化硅砂混合，球磨，過300目篩，得到顆粒； (2)將鈦酸鋁、石墨烯混合，球磨，過250目篩，得到顆粒； (3)將酚醛樹脂乳液與前兩步得到的顆?；旌希尤?3-28%重量份的去離子水、3-5%重量份的乙二醇，混合成泥狀,送入球磨機(jī)中球磨2-3個(gè)小時(shí)，干燥，送入煅燒爐中，在800-900°C下煅燒1-2小時(shí)，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(shí)，在110-120°C下烘干，過40目篩，在1680-1740°C下熱壓，熱壓壓力為20_30MPa，熱壓時(shí)間為50-60分鐘，即得。
【文檔編號(hào)】C04B35/565GK104370548SQ201410580891
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)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(qǐng)人:合肥市東廬機(jī)械制造有限公司