一种氧化铝纳米陶瓷刀具材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种氧化铝纳米陶瓷刀具材料及其制备方法。组分包括：氧化铝、纳米氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化镁、纳米氮化钛、六偏磷酸钠、γ?氨丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、天然木蜡、乙烯基双硬脂酰胺、鲸蜡醇蓖麻油酸酯、钴粉、氟硅酸钠、无水乙醇。其制备方法为先将纳米氮化钛、γ?氨丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷和无水乙醇混合，用超声波清洗仪进行超声分散并用搅拌器搅拌，加入剩余组分，用球磨机进行球磨，然后放入烘箱中干燥，过筛，再装入石墨模具中，利用千斤顶对其进行预冷压，最后进行烧结。本发明的氧化铝纳米陶瓷刀具材料具有卓越的力学性能，抗弯强度高，断裂韧度为大，韧性较佳，硬度较高。
【专利说明】
-种氧化错纳米陶瓷刀具材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及材料领域，具体设及一种氧化侣纳米陶瓷刀具材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着科技的发展，各行各业也在高速发展，其中机械行业也在飞速发展，而切削加 工是机械加工中被应用最为广泛的技术之一，机械零件大部分都是W切削加工为主的。切 削加工主要有常速切削和高速切削两种，而高速切削由于具有效率高、精度高、加工材料硬 度高和费用低等优点已逐步取代常速切削，成为切削加工最主要的方法。但高速切削会使 切削溫度急剧升高，因此其对刀具材料有严格的要求，要求刀具材料具有耐热性好、硬度 高、抗热冲击性能强等特点。因此，开发一种具有卓越的力学性能和热稳定性等的材料来满 足高速切削的要求具有重要的现实意义。氧化侣是一种具有高硬度、高烙点、耐高溫和价格 低廉的材料，通过和其他材料复合，能得到具有高刚度、高强度和耐高溫的材料，非常适合 作为切削加工材料。
[0003]
【发明内容】
[0004] 要解决的技术问题:本发明的目的是提供一种氧化侣纳米陶瓷刀具材料，具有卓 越的力学性能，抗弯强度高，断裂初度为大，初性较佳，硬度较高。
[0005] 技术方案:一种氧化侣纳米陶瓷刀具材料，由W下成分W重量份制备而成:氧化侣 40-60份、纳米氧化侣5-10份、氮化侣2-5份、碳化娃2-5份、氧化儀3-6份、纳米氮化铁2-5份、 六偏憐酸钢0.1-0.3份、丫-氨丙基=乙氧基硅烷1-2份、苯基=甲氧基硅烷0.2-0.5份、天然 木蜡0.1-0.2份、乙締基双硬脂酷胺0.2-0.5份、嫁蜡醇藍麻油酸醋0.1-0.2份、钻粉0.2-0.5 份、氣娃酸钢0.1 -0.3份、无水乙醇80-100份。
[0006] 进一步优选的，所述的一种氧化侣纳米陶瓷刀具材料，由W下成分W重量份制备 而成:氧化侣45-55份、纳米氧化侣6-9份、氮化侣3-4份、碳化娃3-4份、氧化儀4-5份、纳米氮 化铁3-4份、六偏憐酸钢0.15-0.25份、丫-氨丙基=乙氧基硅烷1.1-1.6份、苯基=甲氧基娃 烧0.3-0.4份、天然木蜡0.11-0.17份、乙締基双硬脂酷胺0.3-0.4份、嫁蜡醇藍麻油酸醋 0.12-0.18份、钻粉0.3-0.4份、氣娃酸钢0.15-0.25份、无水乙醇85-95份。
[0007] 上述氧化侣纳米陶瓷刀具材料的制备方法包括W下步骤： 步骤1:将纳米氮化铁、丫-氨丙基二乙氧基硅烷、苯基二甲氧基硅烷和无水乙醇混合， 用超声波清洗仪进行超声分散并用揽拌器揽拌5-10分钟； 步骤2:加入剩余组分，用球磨机进行球磨23-25小时，球料比为1:1; 步骤3:放入烘箱中在溫度70-90°C下干燥，过100目筛； 步骤4:装入石墨模具中，利用千斤顶对其进行预冷压； 步骤5:进行烧结，将溫度升至550-700°C，保溫10-15分钟，压力32MPa; 步骤6:继续升溫，将溫度升至1500-1700°C，保溫15-30分钟，压力32MPa。
[0008] 进一步优选的，步骤I中揽拌时间为6-9分钟。
[0009] 进一步优选的，步骤2中球磨时间为23.5-24.5小时。
[0010] 进一步优选的，步骤3中溫度75-85°C。
[0011] 进一步优选的，步骤5中溫度为600-650°C，保溫时间为11-14分钟。
[0012] 进一步优选的，步骤6中溫度为15500-1650°C，保溫时间为20-25分钟。
[0013] 有益效果:本发明的氧化侣纳米陶瓷刀具材料具有卓越的力学性能，其抗弯强度 最佳可达至lj725MPa，断裂初度为8.4MPa ? ml/2，初性较佳，硬度为21.46化，强度较高。
[0014]
【具体实施方式】 [001引实施例1 一种氧化侣纳米陶瓷刀具材料，由W下成分W重量份制备而成:氧化侣40份、纳米氧化 侣5份、氮化侣2份、碳化娃2份、氧化儀3份、纳米氮化铁2份、六偏憐酸钢0.1份、丫-氨丙基= 乙氧基硅烷1份、苯基=甲氧基硅烷0.2份、天然木蜡0.1份、乙締基双硬脂酷胺0.2份、嫁蜡 醇藍麻油酸醋0.1份、钻粉0.2份、氣娃酸钢0.1份、无水乙醇80份。
[0016] 上述氧化侣纳米陶瓷刀具材料的制备方法为:先将纳米氮化铁、丫-氨丙基=乙氧 基硅烷、苯基=甲氧基硅烷和无水乙醇混合，用超声波清洗仪进行超声分散并用揽拌器揽 拌5分钟，加入剩余组分，用球磨机进行球磨23小时，球料比为1:1，然后放入烘箱中在溫度 7(TC下干燥，过100目筛，再装入石墨模具中，利用千斤顶对其进行预冷压，最后进行烧结， 将溫度升至550°C，保溫10分钟，压力32MPa，继续升溫，将溫度升至1500°C，保溫15分钟，压 为32M化。
[0017] 实施例2 一种氧化侣纳米陶瓷刀具材料，由W下成分W重量份制备而成:氧化侣45份、纳米氧化 侣6份、氮化侣3份、碳化娃3份、氧化儀4份、纳米氮化铁3份、六偏憐酸钢0.15份、丫-氨丙基 =乙氧基硅烷1.1份、苯基=甲氧基硅烷0.3份、天然木蜡0.11份、乙締基双硬脂酷胺0.3份、 嫁蜡醇藍麻油酸醋0.12份、钻粉0.3份、氣娃酸钢0.15份、无水乙醇85份。
[0018] 上述氧化侣纳米陶瓷刀具材料的制备方法为:先将纳米氮化铁、丫-氨丙基=乙氧 基硅烷、苯基=甲氧基硅烷和无水乙醇混合，用超声波清洗仪进行超声分散并用揽拌器揽 拌6分钟，加入剩余组分，用球磨机进行球磨23.5小时，球料比为1:1，然后放入烘箱中在溫 度75°C下干燥，过100目筛，再装入石墨模具中，利用千斤顶对其进行预冷压，最后进行烧 结，将溫度升至600°C，保溫11分钟，压力32MPa，继续升溫，将溫度升至1550°C，保溫20分钟， 压力32M化。
[0019] 实施例3 一种氧化侣纳米陶瓷刀具材料，由W下成分W重量份制备而成:氧化侣50份、纳米氧化 侣7.5份、氮化侣3.5份、碳化娃3.5份、氧化儀4.5份、纳米氮化铁3.5份、六偏憐酸钢0.2份、 丫-氨丙基二乙氧基硅烷1.5份、苯基二甲氧基硅烷0.35份、天然木蜡0.15份、乙締基双硬脂 酷胺0.35份、嫁蜡醇藍麻油酸醋0.15份、钻粉0.35份、氣娃酸钢0.2份、无水乙醇90份。
[0020] 上述氧化侣纳米陶瓷刀具材料的制备方法为:先将纳米氮化铁、丫-氨丙基=乙氧 基硅烷、苯基=甲氧基硅烷和无水乙醇混合，用超声波清洗仪进行超声分散并用揽拌器揽 拌7.5分钟，加入剩余组分，用球磨机进行球磨24小时，球料比为I: I，然后放入烘箱中在溫 度80°C下干燥，过100目筛，再装入石墨模具中，利用千斤顶对其进行预冷压，最后进行烧 结，将溫度升至600°C，保溫13分钟，压力32MPa，继续升溫，将溫度升至1600°C，保溫23分钟， 压力32M化。
[0021 ]实施例4 一种氧化侣纳米陶瓷刀具材料，由W下成分W重量份制备而成:氧化侣55份、纳米氧化 侣9份、氮化侣4份、碳化娃4份、氧化儀5份、纳米氮化铁4份、六偏憐酸钢0.25份、丫-氨丙基 =乙氧基硅烷1.6份、苯基=甲氧基硅烷0.4份、天然木蜡0.17份、乙締基双硬脂酷胺0.4份、 嫁蜡醇藍麻油酸醋0.18份、钻粉0.4份、氣娃酸钢0.25份、无水乙醇95份。
[0022] 上述氧化侣纳米陶瓷刀具材料的制备方法为:先将纳米氮化铁、丫-氨丙基=乙氧 基硅烷、苯基=甲氧基硅烷和无水乙醇混合，用超声波清洗仪进行超声分散并用揽拌器揽 拌9分钟，加入剩余组分，用球磨机进行球磨24.5小时，球料比为1:1，然后放入烘箱中在溫 度85°C下干燥，过100目筛，再装入石墨模具中，利用千斤顶对其进行预冷压，最后进行烧 结，将溫度升至650°C，保溫14分钟，压力32MPa，继续升溫，将溫度升至1650°C，保溫25分钟， 压力32M化。
[0023] 实施例5 一种氧化侣纳米陶瓷刀具材料，由W下成分W重量份制备而成:氧化侣60份、纳米氧化 侣10份、氮化侣5份、碳化娃5份、氧化儀6份、纳米氮化铁5份、六偏憐酸钢0.3份、丫-氨丙基 =乙氧基硅烷2份、苯基=甲氧基硅烷0.5份、天然木蜡0.2份、乙締基双硬脂酷胺0.5份、嫁 蜡醇藍麻油酸醋0.2份、钻粉0.5份、氣娃酸钢0.3份、无水乙醇100份。
[0024] 上述氧化侣纳米陶瓷刀具材料的制备方法为:先将纳米氮化铁、丫-氨丙基=乙氧 基硅烷、苯基=甲氧基硅烷和无水乙醇混合，用超声波清洗仪进行超声分散并用揽拌器揽 拌10分钟，加入剩余组分，用球磨机进行球磨25小时，球料比为1:1，然后放入烘箱中在溫度 9(TC下干燥，过100目筛，再装入石墨模具中，利用千斤顶对其进行预冷压，最后进行烧结， 将溫度升至700°C，保溫15分钟，压力32MPa，继续升溫，将溫度升至1700°C，保溫30分钟，压 为32M化。
[0025] 对比例1 本实施例与实施例5的区别在于不含有氮化侣和碳化娃。具体地说是： 一种氧化侣纳米陶瓷刀具材料，由W下成分W重量份制备而成:氧化侣60份、纳米氧化 侣10份、氧化儀6份、纳米氮化铁5份、六偏憐酸钢0.3份、丫-氨丙基立乙氧基硅烷2份、苯基 =甲氧基硅烷0.5份、天然木蜡0.2份、乙締基双硬脂酷胺0.5份、嫁蜡醇藍麻油酸醋0.2份、 钻粉0.5份、氣娃酸钢0.3份、无水乙醇100份。
[0026] 上述氧化侣纳米陶瓷刀具材料的制备方法为:先将纳米氮化铁、丫-氨丙基=乙氧 基硅烷、苯基=甲氧基硅烷和无水乙醇混合，用超声波清洗仪进行超声分散并用揽拌器揽 拌10分钟，加入剩余组分，用球磨机进行球磨25小时，球料比为1:1，然后放入烘箱中在溫度 9(TC下干燥，过100目筛，再装入石墨模具中，利用千斤顶对其进行预冷压，最后进行烧结， 将溫度升至700°C，保溫15分钟，压力32MPa，继续升溫，将溫度升至1700°C，保溫30分钟，压 为32M化。
[0027] 对比例2 本实施例与实施例5的区别在于不含有天然木蜡和乙締基双硬脂酷胺。具体地说是： 一种氧化侣纳米陶瓷刀具材料，由W下成分W重量份制备而成:氧化侣60份、纳米氧化 侣10份、氮化侣5份、碳化娃5份、氧化儀6份、纳米氮化铁5份、六偏憐酸钢0.3份、丫-氨丙基 =乙氧基硅烷2份、苯基=甲氧基硅烷0.5份、嫁蜡醇藍麻油酸醋0.2份、钻粉0.5份、氣娃酸 钢0.3份、无水乙醇100份。
[0028] 上述氧化侣纳米陶瓷刀具材料的制备方法为:先将纳米氮化铁、丫-氨丙基=乙氧 基硅烷、苯基=甲氧基硅烷和无水乙醇混合，用超声波清洗仪进行超声分散并用揽拌器揽 拌10分钟，加入剩余组分，用球磨机进行球磨25小时，球料比为1:1，然后放入烘箱中在溫度 9(TC下干燥，过100目筛，再装入石墨模具中，利用千斤顶对其进行预冷压，最后进行烧结， 将溫度升至700°C，保溫15分钟，压力32MPa，继续升溫，将溫度升至1700°C，保溫30分钟，压 为32M化。
[0029] 下表为本发明的性能指标，我们可W看到，本发明具有卓越的力学性能，其抗弯强 度从最佳实施例4看达到了725MPa，断裂初度为8.4M化? ml/2，初性较佳，硬度为21.4GPa，强 度较高。 r 00301 亲1氧化铅细来麻豁Tl且材魁的化能搭掠
【主权项】
1. 一种氧化铝纳米陶瓷刀具材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成:氧化铝 40-60份、纳米氧化铝5-10份、氮化铝2-5份、碳化硅2-5份、氧化镁3-6份、纳米氮化钛2-5份、 六偏磷酸钠〇. 1-0.3份、γ -氨丙基三乙氧基硅烷1-2份、苯基三甲氧基硅烷0.2-0.5份、天然 木蜡0.1-0.2份、乙烯基双硬脂酰胺0.2-0.5份、鲸蜡醇蓖麻油酸酯0.1-0.2份、钴粉0.2-0.5 份、氟硅酸钠0.1 -0.3份、无水乙醇80-100份。2. 根据权利要求1所述的一种氧化铝纳米陶瓷刀具材料，其特征在于：由以下成分以重 量份制备而成:氧化铝45-55份、纳米氧化铝6-9份、氮化铝3-4份、碳化硅3-4份、氧化镁4-5 份、纳米氮化钛3-4份、六偏磷酸钠0.15-0.25份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.1-1.6份、苯基 三甲氧基硅烷0.3-0.4份、天然木蜡0.11-0.17份、乙烯基双硬脂酰胺0.3-0.4份、鲸蜡醇蓖 麻油酸酯0.12-0.18份、钴粉0.3-0.4份、氟硅酸钠0.15-0.25份、无水乙醇85-95份。3. 如权利要求1所述的一种氧化铝纳米陶瓷刀具材料，其特征在于:所述氧化铝、纳米 氧化铝和纳米氮化钛粒径分别为0 · 4-0 · 6μπι、25-35nm，20-30nm。4. 权利要求1至2任一项所述的一种氧化铝纳米陶瓷刀具材料的制备方法，其特征在 于:包括以下步骤： 步骤1:将纳米氮化钛、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷和无水乙醇混合， 用超声波清洗仪进行超声分散并用搅拌器搅拌5-10分钟； 步骤2:加入剩余组分，用球磨机进行球磨23-25小时，球料比为1:1; 步骤3:放入烘箱中在温度70-90 °C下干燥，过100目筛； 步骤4:装入石墨模具中，利用千斤顶对其进行预冷压； 步骤5:进行烧结，将温度升至550-700°C，保温10-15分钟，压力32MPa; 步骤6:继续升温，将温度升至1500-1700 °C，保温15-30分钟，压力32MPa。5. 根据权利要求4所述的一种氧化铝纳米陶瓷刀具材料的制备方法，其特征在于:所述 步骤1中搅拌时间为6-9分钟。6. 根据权利要求4所述的一种氧化铝纳米陶瓷刀具材料的制备方法，其特征在于:所述 步骤2中球磨时间为23.5-24.5小时。7. 根据权利要求4所述的一种氧化铝纳米陶瓷刀具材料的制备方法，其特征在于:所述 步骤3中温度75-85 °C。8. 根据权利要求4所述的一种氧化铝纳米陶瓷刀具材料的制备方法，其特征在于:所述 步骤5中温度为600-650 °C，保温时间为11-14分钟。9. 根据权利要求4所述的一种氧化铝纳米陶瓷刀具材料的制备方法，其特征在于:所述 步骤6中温度为15500-1650 °C，保温时间为20-25分钟。
【文档编号】C04B35/117GK105924143SQ201610295240
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】陈昌
【申请人】陈昌