一種切削刀具用硼酸鋁晶須增強(qiáng)氧化鋯陶瓷及其制備方法
【專利摘要】一種切削刀具用硼酸鋁晶須增強(qiáng)氧化鋯陶瓷，由下列重量份的原料制成：瓷土3-4、高鋁土3-4、云母2-3、微細(xì)氧化硅粉2-3、硼酸鋁晶須5-7、碳酸鉀0.4-0.7、磷酸氫二氨0.4-0.7、氧化鋯85-90、檸檬酸1-2、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、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.3-0.4、抗磨助劑4-5；本發(fā)明的陶瓷具備了高硬度、高密度、耐高溫，抗磁化、抗氧化，通過(guò)添加硼酸鋁晶須，增加了陶瓷的韌性和耐磨性，適用于切削刀具，使用壽命大大延長(zhǎng)；通過(guò)使用本發(fā)明的抗磨助劑，能夠增加陶瓷的耐磨性和耐熱性。
【專利說(shuō)明】一種切削刀具用硼酸鋁晶須増強(qiáng)氧化鋯陶瓷及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷刀具材料領(lǐng)域，尤其涉及一種切削刀具用硼酸鋁晶須增強(qiáng)氧化鋯陶瓷及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著新技術(shù)革命的發(fā)展，要求不斷提高切削加工生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，特別是數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，要求開(kāi)發(fā)比硬質(zhì)合金刀具切速更高、更耐磨的新型刀具。日前各種高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕、耐磨和耐高溫的難以切削的新材料日益增多。據(jù)文獻(xiàn)估計(jì)，這類材料己占國(guó)際上加工總數(shù)的50%以上.，硬質(zhì)合金刀具對(duì)其中不少新材料的加工難以勝任。另一方面，現(xiàn)在國(guó)際上硬質(zhì)合金產(chǎn)量己達(dá)20000-25 000 to每年消耗大量的金屬，如W、Co、Ta和Nb等。這些金屬的礦產(chǎn)資源正日益減少，價(jià)格上漲，按日前消耗速度，用不了幾十年.有些資源將耗盡。陶瓷刀具就是在這樣的背景下發(fā)展起來(lái)的。
[0003]目前陶瓷刀具以氧化鋯陶瓷、氧化鋁、氮化鋁等陶瓷應(yīng)用最為廣泛，具有高硬度、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、高耐磨性好等特點(diǎn)，但是這些陶瓷成本高，還需要進(jìn)一步研宄新的材料，降低成本，還要提高陶瓷韌性、散熱性、抗熱震性、抗磨性等性能，以適應(yīng)不斷發(fā)展的技術(shù)要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種切削刀具用硼酸鋁晶須增強(qiáng)氧化鋯陶瓷及其制備方法，該陶瓷具備了高硬度、高密度、耐高溫，抗磁化、抗氧化的特點(diǎn)，韌性和耐磨性好。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種切削刀具用硼酸鋁晶須增強(qiáng)氧化鋯陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成:瓷土 3-4、高鋁土 3-4、云母2-3、微細(xì)氧化硅粉2-3、硼酸鋁晶須5_7、碳酸鉀0.4-0.7、磷酸氫二氨0.4-0.7、氧化錯(cuò)85-90、梓檬酸1-2、乙醇適量、去尚子水適量、聚丙稀酸1-1.5、聚乙二醇1.2-1.6、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.3-0.4、抗磨助劑4-5 ；
所述抗磨助劑由下列重量份的原料制成:硼酸鎂晶須1.3-1.5、硼酸酯偶聯(lián)劑0.2-0.4、三氯化銻0.3-0.5、尿素0.4-0.5、硼酸鋁晶須0.8-1.2、納米微晶纖維素0.2-0.4、Y2Si207晶須1-2、氧化錫0.2-0.3、納米石墨0.4-0.8、1_2%鹽酸溶液適量、水適量；制備方法為:將三氯化銻、尿素、納米微晶纖維素、氧化錫加入8-10重量份的水中，磁力攪拌20-25分鐘，加入硼酸鎂晶須、硼酸鋁晶須、Y2Si207晶須繼續(xù)攪拌2-3個(gè)小時(shí)，再加入硼酸酯偶聯(lián)劑，加熱至70-80°C，攪拌反應(yīng)20-30分鐘，再加入納米石墨，攪拌20-30分鐘，在120_130°C油浴中攪拌至干燥，送入煅燒爐，在氮?dú)夥諊校?00-800 °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(guò)40目篩，即得。
[0006]所述切削刀具用硼酸鋁晶須增強(qiáng)氧化鋯陶瓷的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(I)將瓷土、高鋁土、云母、微細(xì)氧化硅粉混合后球磨，過(guò)250目篩，加入4-5倍重量份的水，攪拌后加入硅烷偶聯(lián)劑kh-550、檸檬酸，加熱至70-80°C，攪拌10-15分鐘，再加入硼酸鋁晶須，繼續(xù)攪拌30-40分鐘，噴霧干燥，得到顆粒，再送入煅燒爐中，在氮?dú)夥諊?，?00-800 0C下煅燒40-50分鐘，粉碎，過(guò)200目篩，得到顆粒；
(2)將碳酸鉀、磷酸氫二氨、氧化鋯混合，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(shí)，超聲分散13-17分鐘，在110_120°C下烘干，過(guò)40目篩，得到顆粒；
(4)將第(3)步得到的顆粒在氮?dú)夥諊?，?610-1670°C下熱壓，熱壓壓力為25-30MPa，熱壓時(shí)間為40-50分鐘，自然冷卻，即得。
[0007]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的陶瓷具備了高硬度、高密度、耐高溫，抗磁化、抗氧化，通過(guò)添加硼酸鋁晶須，增加了陶瓷的韌性和耐磨性，適用于切削刀具，使用壽命大大延長(zhǎng)；通過(guò)使用本發(fā)明的抗磨助劑，能夠增加陶瓷的耐磨性和耐熱性。

【具體實(shí)施方式】
[0008]一種切削刀具用硼酸鋁晶須增強(qiáng)氧化鋯陶瓷，由下列重量份(公斤)的原料制成:瓷土 3.5、高鋁土 3.5、云母2.5、微細(xì)氧化硅粉2.5、硼酸鋁晶須6、碳酸鉀0.5、磷酸氫二氨
0.5、氧化鋯88、檸檬酸1.5、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1.3、聚乙二醇1.4、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.3、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:硼酸鎂晶須1.4、硼酸酯偶聯(lián)劑0.3、三氯化銻0.4、尿素0.4、硼酸鋁晶須1、納米微晶纖維素0.3、Y2Si207晶須1.5、氧化錫0.3、納米石墨0.6、1.5%鹽酸溶液適量、水適量；制備方法為:將三氯化銻、尿素、納米微晶纖維素、氧化錫加入9重量份的水中，磁力攪拌23分鐘，加入硼酸鎂晶須、硼酸鋁晶須、Y2Si207晶須繼續(xù)攪拌2.5個(gè)小時(shí)，再加入硼酸酯偶聯(lián)劑，加熱至75°C，攪拌反應(yīng)25分鐘，再加入納米石墨，攪拌25分鐘，在125°C油浴中攪拌至干燥，送入煅燒爐，在氮?dú)夥諊校?50°C下煅燒55分鐘，加入2.5倍重量份的1.5%鹽酸溶液洗滌2.5次，水洗至中性，烘干，粉碎，過(guò)40目篩，即得。
[0009]所述切削刀具用硼酸鋁晶須增強(qiáng)氧化鋯陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
(1)將瓷土、高鋁土、云母、微細(xì)氧化硅粉混合后球磨，過(guò)250目篩，加入4.5倍重量份的水，攪拌后加入硅烷偶聯(lián)劑kh-550、檸檬酸，加熱至75°C，攪拌13分鐘，再加入硼酸鋁晶須，繼續(xù)攪拌35分鐘，噴霧干燥，得到顆粒，再送入煅燒爐中，在氮?dú)夥諊校?50°C下煅燒45分鐘，粉碎，過(guò)200目篩，得到顆粒；
(2)將碳酸鉀、磷酸氫二氨、氧化鋯混合，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(shí)，超聲分散15分鐘，在115°C下烘干，過(guò)40目篩，得到顆粒；
(4)將第(3)步得到的顆粒在氮?dú)夥諊校?640°C下熱壓，熱壓壓力為27MPa，熱壓時(shí)間為45分鐘，自然冷卻，即得。
[0010]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):
該實(shí)施例陶瓷的維氏硬度為94GPa，抗彎強(qiáng)度為1198MPa，斷裂韌性為12MPa.m1/2。
【權(quán)利要求】
1.一種切削刀具用硼酸鋁晶須增強(qiáng)氧化鋯陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成:瓷土 3-4、高鋁土 3-4、云母2-3、微細(xì)氧化硅粉2-3、硼酸鋁晶須5_7、碳酸鉀0.4-0.7、磷酸氫二氨0.4-0.7、氧化鋯85-90、檸檬酸1-2、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、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.3-0.4、抗磨助劑4-5 ； 所述抗磨助劑由下列重量份的原料制成:硼酸鎂晶須1.3-1.5、硼酸酯偶聯(lián)劑0.2-0.4、三氯化銻0.3-0.5、尿素0.4-0.5、硼酸鋁晶須0.8-1.2、納米微晶纖維素0.2-0.4、Y2Si207晶須1-2、氧化錫0.2-0.3、納米石墨0.4-0.8、1_2%鹽酸溶液適量、水適量；制備方法為:將三氯化銻、尿素、納米微晶纖維素、氧化錫加入8-10重量份的水中，磁力攪拌20-25分鐘，加入硼酸鎂晶須、硼酸鋁晶須、Y2Si207晶須繼續(xù)攪拌2-3個(gè)小時(shí)，再加入硼酸酯偶聯(lián)劑，加熱至70-80°C，攪拌反應(yīng)20-30分鐘，再加入納米石墨，攪拌20-30分鐘，在120_130°C油浴中攪拌至干燥，送入煅燒爐，在氮?dú)夥諊校?00-800 °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(guò)40目篩，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述切削刀具用硼酸鋁晶須增強(qiáng)氧化鋯陶瓷的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將瓷土、高鋁土、云母、微細(xì)氧化硅粉混合后球磨，過(guò)250目篩，加入4-5倍重量份的水，攪拌后加入硅烷偶聯(lián)劑kh-550、檸檬酸，加熱至70-80°C，攪拌10-15分鐘，再加入硼酸鋁晶須，繼續(xù)攪拌30-40分鐘，噴霧干燥，得到顆粒，再送入煅燒爐中，在氮?dú)夥諊?，?00-800 0C下煅燒40-50分鐘，粉碎，過(guò)200目篩，得到顆粒； (2)將碳酸鉀、磷酸氫二氨、氧化鋯混合，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(shí)，超聲分散13-17分鐘，在110_120°C下烘干，過(guò)40目篩，得到顆粒； (4)將第(3)步得到的顆粒在氮?dú)夥諊?，?610-1670°C下熱壓，熱壓壓力為25-30MPa，熱壓時(shí)間為40-50分鐘，自然冷卻，即得。
【文檔編號(hào)】C04B35/48GK104446581SQ201410622053
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】姚侃 申請(qǐng)人:合肥大安印刷有限責(zé)任公司