一种陶瓷加工工艺的制作方法

文档序号:12394839阅读:304来源:国知局

本发明涉及陶瓷加工,具体是一种陶瓷加工工艺。



背景技术:

碳氮化钦基金属陶瓷(Ti(C,N))是在二十世纪70年代初发展起来的,以Ti(C,N)为主要硬质相和以镍、铝为粘结相组成的,采用粉末冶金工艺制备而成的新型刀具材料;碳氮化钦基金属陶瓷具有较高的硬度,较好的耐磨性,理想的抗月牙洼磨损能力,优良的抗氧化能力和化学稳定性;

刀具在切削加工过程中,刀具的前、后刀面不断与切屑和工件接触,并发生剧烈摩擦,接触区处于高温、高压状态;发生在刀具上的摩擦与磨损会造成刀具损坏而失效,使切削无法进行,发生在工件上的剧烈摩擦则会使加工表面质量恶化;因此,如何使陶瓷硬度高、韧性好,并且具有良好的高温稳定性是急需解决的问题。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种硬度高、韧性好,并且具有良好的高温稳定性的陶瓷加工工艺,以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

一种陶瓷加工工艺,按重量百分比包括以下组分:纳米氧化锆为5-6份、亚微米氧化铝为3-4份、纳米碳化钛为25-30份、纳米氮化硼为3份、纳米碳化硼为4份,含锶、钽、铌、钴、铁和、锰的纳米氧化物2-3份,余量为纳米氧化镁;

所述陶瓷制备方法包括以下步骤:

1)按重量百分比进行配料;

2)将称重后的配料配制成悬浮液,进行超声搅拌至均匀,分散纳米颗粒,得到产物A;

3)产物A在球磨机上球磨混合均匀,经真空干燥得到粉末状产物B;

4)将粉末状产物B干压成型,然后烧结,得到初成品C,其中,烧结具体方式为:室温经400分钟升至600摄氏度并保温120分钟,600摄氏度经300分钟升至1150摄氏度并保温120分钟,1150 摄氏度经150分钟升至1300摄氏度并保温120分钟,1300摄氏度经150分钟升至1700摄氏度,并在1600摄氏度保温120分钟,然后经150分钟降至900 摄氏度持续40分钟,最后自然冷却至室温;

5)将初成品C放入浸渍液中,真空处理后,将初成品C、浸渍液一筒置入恒温恒湿干燥箱内,二次浸渍后,再进行固化,固化后高温处理得到成品。

进一步的方案:所述真空处理的时间为20-60分钟,真空度小于-0.08MPa,干燥箱温度为30-60摄氏度,二次浸渍时间为2-8小时。

进一步的方案:所述固化时间为10-16小时,固化温度为160-220摄氏度。。

进一步的方案:所述固化后高温处理的温度为300-500摄氏度。

进一步的方案:所述浸渍液的制备方法为:将高含氢硅油、正硅酸乙酷、去离子水、催化剂于水浴中搅拌,催化剂为氯铂酸或醋酸镍,水浴温度为35-40摄氏度,搅拌时间为4-6小时,搅拌后,静置14-18小时,取上部清液作为浸渍液,浸渍液的粘度控制在150-200mPa·s。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

本发明中,浸渍液利用高含氢硅油表面张力低、渗透力强且分解后可形成纳米级颗粒的特点,实现陶瓷材料的致密化,通过调整固化温度、高温处理温度、保温时间而控制浸渍液的固化率,达到控制高含氢硅油分解产物、原基体颗粒、颗粒与纤维之间的结合力的目的,使得材料在致密化的同时,纤维的增韧作用没有衰减;显著提高了材料的密度和压缩强度,致密化后材料的介电常数和介质损耗角正切基本无变化,低温处理时对材料的拉伸强度和弯曲强度影响不大;

本发明中,氧化锆材料本身具有高硬度、高强度、高韧性、极高的耐磨性及耐化学腐蚀性等优良的物化性能,在陶瓷、耐火材料、机械、电子、光学、光纤通信、钟表饰品、航空航天、生物、化学等各种领域获得广泛的应用;氧化铝本身也具备机械强度高、硬度大、高频介电损耗小、高温绝缘电阻高、耐化学腐蚀性和导热性良好等优良综合技术性能;本发明在基于氧化锆、氧化铝性能的基础上,采用其纳米或亚微米级材料,复合添加纳米碳化钛、纳米氮化硼、纳米碳化硼得到高强度纳米复合陶瓷材料,碳化钛具有高硬度、高熔点和耐磨损的性能,氮化硼耐高温,碳化硼脆性低且耐磨,经试验证明,将上述材料与氧化锆、氧化铝复合得到的陶瓷材料,具有高硬度、高强度、高断裂韧度及耐高温等优良性能,适合陶瓷工艺中要求高性能的产品的制造加工,特别适用于制作加工高强度的刀具。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

一种陶瓷加工工艺,按重量百分比包括以下组分:纳米氧化锆为5-6份、亚微米氧化铝为3-4份、纳米碳化钛为25-30份、纳米氮化硼为3份、纳米碳化硼为4份,含锶、钽、铌、钴、铁和、锰的纳米氧化物2-3份,余量为纳米氧化镁;

所述陶瓷制备方法包括以下步骤:

1)按重量百分比进行配料;

2)将称重后的配料配制成悬浮液,进行超声搅拌至均匀,分散纳米颗粒,得到产物A;

3)产物A在球磨机上球磨混合均匀,经真空干燥得到粉末状产物B;

4)将粉末状产物B干压成型,然后烧结,得到初成品C,其中,烧结具体方式为:室温经400分钟升至600摄氏度并保温120分钟,600摄氏度经300分钟升至1150摄氏度并保温120分钟,1150 摄氏度经150分钟升至1300摄氏度并保温120分钟,1300摄氏度经150分钟升至1700摄氏度,并在1600摄氏度保温120分钟,然后经150分钟降至900 摄氏度持续40分钟,最后自然冷却至室温;

5)将初成品C放入浸渍液中,真空处理后,将初成品C、浸渍液一筒置入恒温恒湿干燥箱内,二次浸渍后,再进行固化,固化后高温处理得到成品;

所述真空处理的时间为20-60分钟,真空度小于-0.08MPa,干燥箱温度为30-60摄氏度,二次浸渍时间为2-8小时,固化时间为10-16小时,固化温度为160-220摄氏度,高温处理的温度为300-500摄氏度;

所述浸渍液的制备方法为:将高含氢硅油、正硅酸乙酷、去离子水、催化剂于水浴中搅拌,催化剂为氯铂酸或醋酸镍,水浴温度为35-40摄氏度,搅拌时间为4-6小时,搅拌后,静置14-18小时,取上部清液作为浸渍液,浸渍液的粘度控制在150-200mPa·s;

本发明中,浸渍液利用高含氢硅油表面张力低、渗透力强且分解后可形成纳米级颗粒的特点,实现陶瓷材料的致密化,通过调整固化温度、高温处理温度、保温时间而控制浸渍液的固化率,达到控制高含氢硅油分解产物、原基体颗粒、颗粒与纤维之间的结合力的目的,使得材料在致密化的同时,纤维的增韧作用没有衰减;显著提高了材料的密度和压缩强度,致密化后材料的介电常数和介质损耗角正切基本无变化,低温处理时对材料的拉伸强度和弯曲强度影响不大;

本发明中,氧化锆材料本身具有高硬度、高强度、高韧性、极高的耐磨性及耐化学腐蚀性等优良的物化性能,在陶瓷、耐火材料、机械、电子、光学、光纤通信、钟表饰品、航空航天、生物、化学等各种领域获得广泛的应用;氧化铝本身也具备机械强度高、硬度大、高频介电损耗小、高温绝缘电阻高、耐化学腐蚀性和导热性良好等优良综合技术性能;本发明在基于氧化锆、氧化铝性能的基础上,采用其纳米或亚微米级材料,复合添加纳米碳化钛、纳米氮化硼、纳米碳化硼得到高强度纳米复合陶瓷材料,碳化钛具有高硬度、高熔点和耐磨损的性能,氮化硼耐高温,碳化硼脆性低且耐磨,经试验证明,将上述材料与氧化锆、氧化铝复合得到的陶瓷材料,具有高硬度、高强度、高断裂韧度及耐高温等优良性能,适合陶瓷工艺中要求高性能的产品的制造加工,特别适用于制作加工高强度的刀具。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明,但是本专利并不限于上述实施方式,在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

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