專利名稱：一種陶瓷/金屬陶瓷刀具的深冷處理方法
技術領域：
本發明屬于材料熱處理工藝技術領域，涉及到刀具的熱處理，特別涉及到陶瓷/ 金屬陶瓷成品刀片的深冷處理方法。
背景技術：
深冷處理，又稱超低溫處理，是指用冷卻介質把材料按一定速率冷卻到-130°C -196°C以下，冷凍一段時間后，再將材料以一定速率升溫到室溫的處理方法。 深冷處理在黑色金屬、有色金屬、金屬合金、碳化物、塑料、硅酸鹽等材料領域得到廣泛應用，可以顯著提高材料的力學性能和使用壽命、穩定尺寸、改善均勻性、減小變形，而且操作簡便、不破壞工件、無污染、成本低，具有良好的發展前景。陶瓷材料以其優異的耐熱性、耐磨性和化學穩定性成為目前一種最有前途的高速切削刀具材料，在生產中有廣泛的應用前景。在高速切削領域和切削難加工材料方面扮演著越來越重要的角色。且由于它具有耐高溫、耐磨、抗高溫蠕變、導熱系數低、熱膨脹系數低、耐化學腐蝕性好等特點，在其他材料性能不能滿足要求的條件下而得到廣泛的應用。近年來，陶瓷刀具產業取得了快速的發展，現代陶瓷刀具材料多為復合材料。目前應用于刀具的陶瓷材料主要為氧化鋁系、氮化硅系、硼化鈦系和金屬陶瓷等系列。而其中的金屬陶瓷基復合材料是上世紀三十年代逐漸發展起來的一種新型材料。金屬陶瓷是一種由金屬或合金與一種或幾種陶瓷相所組成的非均質復合材料，其中后者約占15% 85% (體積)金屬陶瓷刀具的硬度比硬質合金刀具高，抗氧化性能好，并且斷裂韌性和抗彎強度比非金屬陶瓷刀具高，其更適合于對淬火鋼、高強度鋼以及鑄鐵的加工，金屬陶瓷刀具不僅可以大大提高生產效率，還可以解決高速鋼與硬質合金刀具的主要成分鎢資源在全球范圍內的資源枯竭問題。金屬陶瓷含鎢少，具有硬度高、抗磨性強、摩擦系數和切削力小等優點，預計金屬陶瓷刀具材料將代替WC基硬質合金，成為整個刀具材料中的新生力量。深冷處理工藝已經在高速鋼刀具、硬質合金刀具上大量應用，并且能明顯提高這兩種刀具的壽命，但是對各類刀具的深冷工藝沒有系統研究，并且針對陶瓷或金屬陶瓷刀具的深冷處理，目前國內外還沒有研究的報道，且陶瓷或金屬陶瓷強韌性差、易崩刃的問題也亟待解決。

發明內容
本發明的目的是提供一種針對陶瓷或者金屬陶瓷刀具的深冷處理工藝，適合刀具廠家利用深冷處理提高刀具使用壽命。本發明的技術方案是將陶瓷/金屬陶瓷成型刀具清洗擦拭后，放入程序控制的深冷箱中。采用對流換熱的系統。深冷處理介質為液氮，利用汽化潛熱及低溫氮氣吸熱使處理箱及被冷物件溫度降低，通過控制液氮的輸入量和風機的轉速來控制降溫速度，并實現對處理溫度的自動調節(溫度調節范圍為是_196°C 200°C)。深冷處理工藝過程如下
先從室溫降到-100 °C -120 °C，冷卻速度為1. 5 °C /min,保溫Ih ；再降溫到-150°C _196°C，冷卻速度為2V /min,保溫2 Mh。深冷處理后，關閉液氮輸入閥，開始加熱回火回火溫度為100°C 200°C，加熱速度為2V /min，保溫1 4h，而后自然冷卻
到室溫。將深冷工藝處理后的刀具，安裝到機床上，進行試刀實驗，加工工件數提高50% 150%。以上所述陶瓷/金屬陶瓷成型刀具是指氧化鋁基陶瓷刀具系列、氮化硅基陶瓷刀具系列、涂層陶瓷刀具系列、TiC基金屬陶瓷刀具系列、Ti (C，N)基金屬陶瓷刀具系列。本發明具有如下有益效果(1)本發明為陶瓷/金屬陶瓷成品刀具廠家提供了一種深冷處理工藝，解決了陶瓷/金屬陶瓷刀具韌性差、容易崩刃導致壽命低的問題。(2)本發明深冷系統為對流換熱的系統，依靠這種系統對材料進行深冷處理時，具有換熱效果好、降溫速度和處理溫度可控、溫度分布均勻等優點。(3)本發明深冷工藝曲線，采用分段進行，穩定了深冷效果。
具體實施例方式下面結合技術方案，詳細敘述本發明的具體實施例。實施例1:將Al2O3基陶瓷刀具，清洗擦拭后，放入程序控制的深冷箱中，設定工藝開始深冷處理，工藝為先從室溫降到-100°C，冷卻速度為1. 50C /min，保溫Ih ；再降溫到_150°C， 冷卻速度為2V /min，保溫Mh。深冷處理后，關閉液氮輸入閥，開始加熱回火回火溫度為 100°C，加熱速度為2V /min，保溫4h，而后自然冷卻到室溫。將深冷工藝處理后的刀具，安裝到機床上，進行試刀實驗，加工材料為35CrMnSiA， 加工工件數從深冷前的84件提高IM件，提高率為50%。實施例2 將Ti (C，N)基金屬陶瓷刀具，清洗擦拭后，放入程序控制的深冷箱中，設定工藝開始深冷處理，工藝為先從室溫降到-100°C，冷卻速度為1.5°C /min，保溫Ih ；再降溫到-150°C，冷卻速度為2°C /min，保溫Mh。深冷處理后，關閉液氮輸入閥，開始加熱回火 回火溫度為100°C，加熱速度為2V /min，保溫4h，而后自然冷卻到室溫。將深冷工藝處理后的刀具，安裝到機床上，進行試刀實驗，加工材料為20CrMnTiH， 加工工件為高速同步器齒輪套，加工的工件數從深冷前的100件提高200件，提高率為 100%。
權利要求
1.一種陶瓷或者金屬陶瓷成品刀具的深冷處理工藝，其特征是陶瓷/金屬陶瓷成型刀具清洗擦拭后，放入程序控制的深冷箱中，設定深冷處理工藝進行深冷處理，將深冷工藝處理后的刀具，安裝到機床上，進行試刀實驗，加工工件數提高50% 150%。
2.按照權利要求1所述的一種陶瓷或者金屬陶瓷成品刀具的深冷處理工藝，其特征在于深冷箱采用對流換熱的系統，深冷處理介質為液氮，利用汽化潛熱及低溫氮氣吸熱使處理箱及被冷物件溫度降低，通過控制液氮的輸入量和風機的轉速來控制降溫速度，并實現對處理溫度的自動調節(溫度調節范圍為是_196°C 200°C )。
3.按照權利要求1所述的一種陶瓷或者金屬陶瓷成品刀具的深冷處理工藝，其特征在于所述的深冷處理工藝過程為先從室溫降到-100°C -120°c，冷卻速度為1.5°C/min，保溫Ih ；再降溫到_150°C _196°C，冷卻速度為2°C /min，保溫2 24h。深冷處理后，關閉液氮輸入閥，開始加熱回火回火溫度為100°C 200°C，加熱速度為2V /min，保溫1 4h， 而后自然冷卻到室溫。
4.按照權利要求1所述的一種陶瓷或者金屬陶瓷成品刀具的深冷處理工藝，其特征在于所述的陶瓷/金屬陶瓷成型刀具是指氧化鋁基陶瓷刀具系列、氮化硅基陶瓷刀具系列、 涂層陶瓷刀具系列、TiC基金屬陶瓷刀具系列、Ti (C，N)基金屬陶瓷刀具系列。
全文摘要
本發明提供了一種金屬陶瓷/陶瓷刀具的深冷處理工藝，特別適用于刀具使用廠家利用深冷處理方法提高各類陶瓷/金屬陶瓷成品刀具的使用壽命。處理的金屬陶瓷/陶瓷刀具系列包括氧化鋁基陶瓷刀具系列、氮化硅基陶瓷刀具系列、涂層陶瓷刀具系列、TiC基金屬陶瓷刀具系列、Ti(C，N)基金屬陶瓷刀具系列，其特征是對陶瓷/金屬陶瓷成品刀具在程序控制深冷箱中，嚴格控制降溫和升溫程序，先降溫到液氮溫度-150℃～-196℃下保溫2～24h后，再于深冷箱中回火到150～200℃保溫1～4h，最后隨爐冷卻到室溫。本發明成本低、易于實現工業化生產應用，所得金屬陶瓷/陶瓷成品刀具處理后刀具整體使用壽命延長。
文檔編號C04B41/80GK102329151SQ201110291390
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年9月23日
發明者古方樂, 姜中濤, 李力, 涂銘旌, 鄧瑩, 陳慧 申請人:重慶文理學院, 重慶泰蒙科技有限公司