專利名稱：環(huán)保型納米陶瓷刀及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于陶瓷材料技術領域，具體涉及到一種環(huán)保型納米陶瓷刀及其制造方法。
背景技術：
目前用于切菜、切肉、切水果的刀，其材質(zhì)主要還是鑄鐵、不銹鋼等金屬材料。這些金屬刀(包括菜刀、水果刀)在使用中往往出現(xiàn)如下問題(1)容易生銹，特別是鑄鐵刀在沒有擦干或濕度較大的情況下很容易生銹；(2)切削過程中容易與水果蔬菜中的汁液發(fā)生反應，產(chǎn)生異味，同時導致切開的水果表面氧化和顏色改變，嚴重時甚至可能有金屬離子溶出，影響健康和環(huán)保；(3)金屬刀由于硬度較低、耐磨性較差，使用一段時間后就變鈍，需要經(jīng)常磨刀，帶來不便。
采用普通陶瓷制造的陶瓷刀可以克服上述問題，但是一般的陶瓷材料，其斷裂韌性和抗彎強度較低，存在脆性大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述各種不足，提供一種高強度、高韌性、高硬度的環(huán)保型納米陶瓷刀，并且提供制造這種陶瓷刀的方法。
為了實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明提供的一種環(huán)保型納米陶瓷刀，其特征在于采用粒徑為20～80nm的3Y-TZP納米粉末和粒徑為20～60nm的12Ce-TZP納米粉末為原料，按如下配比(重量百分比)3Y-TZP 80～10012Ce-TZP 0～20進行配料，經(jīng)成型料預制、成型、干燥、燒結、研磨、組裝工序，獲得陶瓷晶粒為300～400nm，致密度達99％以上的高強度、高韌性、高硬度陶瓷刀。
本發(fā)明還提供一種制備上述環(huán)保型納米陶瓷刀的方法，它包括配料、成型料預制、成型、干燥、燒結、研磨、組裝工序，其特征在于所述的成型是采用干壓成型或注漿成型，燒結溫度為1450～1550℃。
本發(fā)明的基本構思是采用納米級顆粒3Y-TZP(3mol％Y2O3穩(wěn)定的四方多晶ZrO2)和少量納米級顆粒12Ce-TZP(12mol％CeO穩(wěn)定的四方多晶ZrO2)，通過成型和致密化燒結，獲得高強度、高韌性、高硬度的安全、健康、環(huán)保型納米陶瓷刀，從而使陶瓷脆性得到大大改善，同時解決金屬刀在家居使用中的問題，以滿足現(xiàn)代家居生活高品質(zhì)的需求。
具體實施例方式
實施例1采用市場上提供的3Y-TZP粉(平均粒徑為50nm)和12Ce-TZP粉(平均粒徑為60nm)按3Y-TZP 85wt％，12Ce-TZP 15wt％進行配比，分別稱取4.25公斤3Y-TZP粉和0.75公斤12Ce-TZP粉，置于內(nèi)襯有Al2O3瓷磚的球磨罐內(nèi)，同時加入聚乙烯醇水溶液(聚乙烯醇含量0.5％)和氧化鋯磨球；粉料∶聚乙烯醇水溶液∶磨球三者重量配比為1∶0.7∶2，然后進行球磨混合10小時，混合的料漿進行烘干和粉碎，并且過100目篩，得到3Y-TZP/12Ce-TZP造粒粉。再稱取一定重量該粉料倒入金屬模具內(nèi)，進行干壓成型，成型壓力為100MPa，保壓3秒鐘，然后緩慢脫模，即可得到有一定強度和形狀的陶瓷刀生坯。陶瓷刀生坯再于110℃條件下干燥2小時。然后放入硅鉬捧發(fā)熱體的高溫燒結爐內(nèi)，溫度升至1500℃，保溫1小時，再隨爐冷卻至室溫，得到燒結致密的白色陶瓷刀。該陶瓷刀的平均晶粒尺寸為350nm，抗彎強度為1020MPa，斷裂韌性為15.2MPa.m1/2，維氏硬度為14.2GPa。將該陶瓷刀進行研磨加工，就可得到表面光潔、刀口鋒利的納米陶瓷刀，然后通過粘結劑裝上抗菌塑料刀把。
實施例2采用上述同樣的3Y-TZP粉和12Ce-TZP粉，按3Y-TZP 95wt％，12Ce-TZP 5wt％的配比共稱取粉料5kg。上述粉料置于內(nèi)襯有Al2O3瓷磚的球磨缸內(nèi)，同時加入去離子水和ZrO2磨球。粉料∶去離子水∶磨球＝1∶0.8∶2.2。此外，再加入液體狀的甲基纖維素作為分散劑，加入量為粉末重量的0.5％，一塊進行球磨，球磨15小時，得到流動性良好陶瓷料漿，再進行真空除泡，除去料漿中的氣泡。然后漿料注入石膏模具內(nèi)，待8小時后石膏模腔內(nèi)形成具有一定強度和形狀的陶瓷刀的濕坯，然后脫模，再放入烘箱緩慢加熱至50℃，恒溫10小時，再加熱至110℃，恒溫1小時。烘干后陶瓷刀素坯放入高溫電阻爐內(nèi)，于空氣狀態(tài)下緩慢升溫至1550℃，保溫2小時，再關閉加熱系統(tǒng)，隨爐冷卻至室溫，得到致密的陶瓷刀毛坯，其性能參數(shù)為陶瓷刀的平均晶粒尺寸為360nm，抗彎強度為980MPa，斷裂韌性為14.6MPa·m1/2，維氏硬度為13.7GPa。然后采用平面磨床對其進行磨加工，得到表面光亮、刀口鋒利的納米陶瓷刀。
權利要求
1.一種環(huán)保型納米陶瓷刀，其特征是采用粒徑為20～80nm的3Y-TZP納米粉末和粒徑為20～60nm的12Ce-TZP納米粉末為原料，按如下配比(重量百分比)3Y-TZP80～10012Ce-TZP 0～20進行配料，經(jīng)成型料預制、成型、干燥、燒結、研磨、組裝工序，獲得陶瓷晶粒為300～400nm，致密度達99％以上的高強度、高韌性、高硬度陶瓷刀。
2.一種制備權利要求一所述的環(huán)保型納米陶瓷刀的方法，它包括配料、成型料預制、成型、干燥、燒結、研磨、組裝工序，其特征在于所述的成型是采用干壓成型或注漿成型，燒結溫度為1450～1550℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)保型納米陶瓷刀及其制造方法。采用納米級3mol％Y
文檔編號C04B35/622GK1919788SQ20061015964
公開日2007年2月28日 申請日期2006年9月20日 優(yōu)先權日2006年9月20日
發(fā)明者謝志鵬, 曾興華 申請人:景德鎮(zhèn)市新紀元精密陶瓷有限公司