一种氧化锆基陶瓷刀具材料及其制备方法
【专利摘要】一种氧化锆基陶瓷刀具材料，由下列重量份的原料制成：氧化锆50-60、氧化铝30-35、硼砂1-2、碳酸钡4-5、腐植酸钠1-2、羧甲基纤维素2-4、羰基镍粉2-3、LiSbO33-5、铌酸钾钠4-6、氧化铈2-3、硝酸镧1-1.5、去离子水适量、聚丙烯酸1-1.4、聚乙二醇0.7-1.2、乙二醇适量、耐磨助剂3-4；本发明的陶瓷通过添加羰基镍粉，增加了陶瓷的导热性，防止刀具过热，该陶瓷具有很高的硬度和耐磨性，适用于高硬度材料的切割、切削，不易老化折断；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。
【专利说明】一种氧化锆基陶瓷刀具材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及陶瓷切削刀具材料领域，尤其涉及一种氧化锆基陶瓷刀具材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]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，是高速钢等传统切削工具良好的替代品，解决了钥、镍等资源稀缺的问题。但是目前陶瓷切削材料还是存在成本较高，韧性不够、脆性大、硬度参差不齐、散热性差、自润滑性不好等问题，需要解决。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种氧化锆基陶瓷刀具材料及其制备方法，该陶瓷导热性好，防止刀具过热，具有很高的硬度和耐磨性，适用于高硬度材料的切割、切削，不易老化折断。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种氧化锆基陶瓷刀具材料，其特征在于由下列重量份的原料制成:氧化锆50-60、氧化铝30-35、硼砂1-2、碳酸钡4-5、腐植酸钠1_2、羧甲基纤维素2_4、羰基镍粉2_3、LiSb03
3-5、铌酸钾钠4-6、氧化铈2-3、硝酸镧1-1.5、去离子水适量、聚丙烯酸1-1.4、聚乙二醇0.7-1.2、乙二醇适量、耐磨助剂3-4 ；
所述耐磨助剂由下列重量份的原料制成:纳米石墨0.3-0.5、磷酸锆1-1.3、纳米氧化错1-1.3、氧化|丐0.4-0.5、氢氧化镁0.4-0.6、磷酸1_2、二硫化钥1_2、氧化招2_3、高岭土
0.4-0.8、丙烯酸酯1-2、过硫酸铵0.2-0.3、纳米碳0.7-0.9、水10-12、聚乙二醇0.4-0.6 ；制备方法为:将丙烯酸酯、聚乙二醇加入水中，搅拌均匀，再加入氧化钙、氢氧化镁、磷酸、氧化铝、高岭土、过硫酸铵，加热至70-80°C，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 V下煅烧30-40分钟，粉碎，过40目筛，即得。
[0005]所述氧化锆基陶瓷刀具材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤:
(1)将碳酸钡、LiSb03、铌酸钾钠、氧化铈、硝酸镧混合，球磨，过300目筛，得到颗粒；
(2)将氧化锆、氧化铝混合，球磨，过200目筛，得到颗粒；
(3)将羧甲基纤维素、羰基镍粉、硼砂、腐植酸钠与前两步得到的颗粒混合，加入23-28%重量份的去离子水、3-5%重量份的乙二醇，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°C下煅烧1-2小时，取出粉碎，过200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，取混合材料的3-4倍重量份的去离子水，加入聚丙烯酸、聚乙二醇，搅拌均匀，加入混合材料，球磨2-3小时，在110-120°C下烘干，过40目筛，在1640-1720°C下热压，热压压力为25_30MPa，热压时间为40-50分钟，SP得。
[0006]本发明的有益效果
本发明的陶瓷通过添加羰基镍粉，增加了陶瓷的导热性，防止刀具过热，该陶瓷具有很高的硬度和耐磨性，适用于高硬度材料的切割、切削，不易老化折断；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】
[0007]—种氧化锆基陶瓷刀具材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:氧化锆55、氧化铝33、硼砂1.5、碳酸钡4.5、腐植酸钠1.5、羧甲基纤维素3、羰基镍粉2.5、LiSb03 4、铌酸钾钠5、氧化铈2.5、硝酸镧1.3、去离子水适量、聚丙烯酸1.2、聚乙二醇1、乙二醇适量、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:纳米石墨0.4、磷酸锆1.2、纳米氧化锆1.2、氧化钙0.5、氢氧化镁0.5、磷酸1.5、二硫化钥1.5、氧化铝2.5、高岭土 0.6、丙烯酸酯1.5、过硫酸铵0.2、纳米碳0.8、水11、聚乙二醇0.5 ;制备方法为:将丙烯酸酯、聚乙二醇加入水中，搅拌均匀，再加入氧化钙、氢氧化镁、磷酸、氧化铝、高岭土、过硫酸铵，加热至750C，搅拌反应25分钟，再加入其他剩余成分，搅拌15分钟，超声分散7分钟，过滤，烘干，粉碎，过40目筛，在氮气氛围下，1400°C下煅烧35分钟，粉碎，过40目筛，即得。
[0008]所述氧化锆基陶瓷刀具材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)将碳酸钡、LiSb03、铌酸钾钠、氧化铈、硝酸镧混合，球磨，过300目筛，得到颗粒；
(2)将氧化锆、氧化铝混合，球磨，过200目筛，得到颗粒；
(3)将羧甲基纤维素、羰基镍粉、硼砂、腐植酸钠与前两步得到的颗粒混合，加入26%重量份的去离子水、4%重量份的乙二醇，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°C下煅烧1.5小时，取出粉碎，过200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，取混合材料的3.5倍重量份的去离子水，加入聚丙烯酸、聚乙二醇，搅拌均匀，加入混合材料，球磨2.5小时，在1151:下烘干，过40目筛，在1690°C下热压，热压压力为28MPa，热压时间为45分钟，即得。
[0009]实验数据:
该实施例陶瓷的维氏硬度为96GPa，抗弯强度为1170MPa，断裂韧性为15MPa.m1/2。
【权利要求】
1.一种氧化锆基陶瓷刀具材料，其特征在于由下列重量份的原料制成:氧化锆50-60、氧化铝30-35、硼砂1-2、碳酸钡4-5、腐植酸钠1_2、羧甲基纤维素2_4、羰基镍粉2_3、LiSb03 3-5、铌酸钾钠4-6、氧化铈2_3、硝酸镧1-1.5、去离子水适量、聚丙烯酸1-1.4、聚乙二醇0.7-1.2、乙二醇适量、耐磨助剂3-4 ； 所述耐磨助剂由下列重量份的原料制成:纳米石墨0.3-0.5、磷酸锆1-1.3、纳米氧化错1-1.3、氧化|丐0.4-0.5、氢氧化镁0.4-0.6、磷酸1_2、二硫化钥1_2、氧化招2_3、高岭土0.4-0.8、丙烯酸酯1-2、过硫酸铵0.2-0.3、纳米碳0.7-0.9、水10-12、聚乙二醇0.4-0.6 ；制备方法为:将丙烯酸酯、聚乙二醇加入水中，搅拌均匀，再加入氧化钙、氢氧化镁、磷酸、氧化铝、高岭土、过硫酸铵，加热至70-80°C，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 V下煅烧30-40分钟，粉碎，过40目筛，即得。
2.根据权利要求1所述氧化锆基陶瓷刀具材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将碳酸钡、LiSb03、铌酸钾钠、氧化铈、硝酸镧混合，球磨，过300目筛，得到颗粒； (2)将氧化锆、氧化铝混合，球磨，过200目筛，得到颗粒； (3)将羧甲基纤维素、羰基镍粉、硼砂、腐植酸钠与前两步得到的颗粒混合，加入23-28%重量份的去离子水、3-5%重量份的乙二醇，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°C下煅烧1-2小时，取出粉碎，过200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，取混合材料的3-4倍重量份的去离子水，加入聚丙烯酸、聚乙二醇，搅拌均匀，加入混合材料，球磨2-3小时，在110-120°C下烘干，过40目筛，在1640-1720°C下热压，热压压力为25_30MPa，热压时间为40-50分钟，即得。
【文档编号】C04B35/622GK104370542SQ201410580896
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】席少非 申请人:合肥市东庐机械制造有限公司