一種氮化鋁基切削刀具用陶瓷及其制備方法
【專利摘要】一種氮化鋁基切削刀具用陶瓷，由下列重量份的原料制成：氧化鈷3-4、硼硅酸鹽5-8、納米碳酸鍶3-4、硝酸鐵1-2、滑石2-5、硅酸1-2、氮化硅5-8、氮化鋁60-68、高嶺土25-30、長石7-11、石英5-7、樟州黑土2-4、硅烷偶聯(lián)劑kh-5500.6-0.9、NH4Cl0.3-0.4、MgCl2·6H2O1-2、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1-1.5、聚乙二醇1.2-1.6、抗磨助劑4-5；本發(fā)明的陶瓷氣泡少，質(zhì)地均勻細膩，潤滑性能好，硬度高，耐磨性好，適用于切削刀具，耐熱性好，使用壽命長，成本低；通過使用本發(fā)明的抗磨助劑，能夠增加陶瓷的耐磨性和耐熱性。
【專利說明】 一種氮化鋁基切削刀具用陶瓷及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷刀具材料領域，尤其涉及一種氮化鋁基切削刀具用陶瓷及其制備方法。

【背景技術】
[0002]隨著新技術革命的發(fā)展，要求不斷提高切削加工生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，特別是數(shù)控機床的發(fā)展，要求開發(fā)比硬質(zhì)合金刀具切速更高、更耐磨的新型刀具。日前各種高強度、高硬度、耐腐蝕、耐磨和耐高溫的難以切削的新材料日益增多。據(jù)文獻估計，這類材料己占國際上加工總數(shù)的50%以上.，硬質(zhì)合金刀具對其中不少新材料的加工難以勝任。另一方面，現(xiàn)在國際上硬質(zhì)合金產(chǎn)量己達20000-25 000 t0每年消耗大量的金屬，如W、Co、Ta和Nb等。這些金屬的礦產(chǎn)資源正日益減少，價格上漲，按日前消耗速度，用不了幾十年.有些資源將耗盡。陶瓷刀具就是在這樣的背景下發(fā)展起來的。
[0003]目前陶瓷刀具以氧化鋯陶瓷、氧化鋁、氮化鋁等陶瓷應用最為廣泛，具有高硬度、高密度、耐高溫，抗磁化、抗氧化、耐腐蝕性強、化學穩(wěn)定性好、高耐磨性好等特點，但是這些陶瓷成本高，還需要進一步研究新的材料，降低成本，還要提高陶瓷韌性、散熱性、抗熱震性、抗磨性等性能，以適應不斷發(fā)展的技術要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種氮化鋁基切削刀具用陶瓷及其制備方法，該陶瓷氣泡少，質(zhì)地均勻細膩，潤滑性能好，硬度高，耐磨性好，適用于切削刀具，耐熱性好，使用壽命長，成本低。
[0005]本發(fā)明的技術方案如下:
一種氮化鋁基切削刀具用陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成:氧化鈷3-4、硼硅酸鹽5-8、納米碳酸鍶3-4、硝酸鐵1-2、滑石2-5、硅酸1_2、氮化硅5_8、氮化鋁60-68、高嶺土 25-30、長石7-11、石英5-7、樟州黑土 2-4、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.6-0.9、NH4C10.3-0.4、MgCl2.6H20 1_2、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1-1.5、聚乙二醇
1.2-1.6、抗磨助劑4-5 ；
所述抗磨助劑由下列重量份的原料制成:硼酸鎂晶須1.3-1.5、硼酸酯偶聯(lián)劑0.2-0.4、三氯化銻0.3-0.5、尿素0.4-0.5、硼酸鋁晶須0.8-1.2、納米微晶纖維素0.2-0.4、Y2Si207晶須1-2、氧化錫0.2-0.3、納米石墨0.4-0.8、1_2%鹽酸溶液適量、水適量；制備方法為:將三氯化銻、尿素、納米微晶纖維素、氧化錫加入8-10重量份的水中，磁力攪拌20-25分鐘，加入硼酸鎂晶須、硼酸鋁晶須、Y2Si207晶須繼續(xù)攪拌2-3個小時，再加入硼酸酯偶聯(lián)齊U，加熱至70-80°C，攪拌反應20-30分鐘，再加入納米石墨，攪拌20-30分鐘，在120_130°C油浴中攪拌至干燥，送入煅燒爐，在氮氣氛圍中，700-800°C下煅燒50-60分鐘，加入2-3倍重量份的1-2%鹽酸溶液洗滌2-3次，水洗至中性，烘干，粉碎，過40目篩，即得。
[0006]所述氮化鋁基切削刀具用陶瓷的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將高嶺土、樟州黑土混合后球磨，過250目篩，加入4-5倍重量份的水，攪拌后加入硅烷偶聯(lián)劑kh-550，加熱至70-80°C，攪拌10-15分鐘，再加入硼硅酸鹽、納米碳酸鍶、氮化硅，繼續(xù)攪拌30-40分鐘，噴霧干燥，得到顆粒，再送入煅燒爐中，在氮氣氛圍中，在700-800°C下煅燒40-50分鐘，粉碎，過200目篩，得到顆粒；
(2)將滑石、硅酸、氮化鋁、長石、石英混合，加入0.8-1倍重量份的乙醇，球磨至200目以下，干燥，得到顆粒；
(3)將前兩步得到的顆粒與其他剩余成分混合，取混合材料的3-4倍重量份的去離子水,加入聚丙烯酸、聚乙二醇，攪拌均勻,加入混合材料，球磨1-2小時，超聲分散13-17分鐘，在110-120°C下烘干，過40目篩，得到顆粒；
(4)將第(3)步得到的顆粒在氮氣氛圍中，在1610-1670°C下熱壓，熱壓壓力為25-30MPa，熱壓時間為40-50分鐘，自然冷卻，即得。
[0007]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的陶瓷氣泡少，質(zhì)地均勻細膩，潤滑性能好，硬度高，耐磨性好，適用于切削刀具，耐熱性好，使用壽命長，成本低；通過使用本發(fā)明的抗磨助劑，能夠增加陶瓷的耐磨性和耐熱性。

【具體實施方式】
[0008]一種氮化鋁基切削刀具用陶瓷，由下列重量份(公斤)的原料制成:氧化鈷3.5、硼硅酸鹽7、納米碳酸鍶3.5、硝酸鐵1.5、滑石3、硅酸1.5、氮化硅7、氮化鋁64、高嶺土 28、長石9、石英6、樟州黑土 3、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.7、NH4C10.3、MgC12.6H20 1.5、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1.3、聚乙二醇1.4、抗磨助劑4.4 ；
所述抗磨助劑由下列重量份(公斤)的原料制成:硼酸鎂晶須1.4、硼酸酯偶聯(lián)劑0.3、三氯化銻0.4、尿素0.4、硼酸鋁晶須1、納米微晶纖維素0.3、Y2Si207晶須1.5、氧化錫0.3、納米石墨0.6,1.5%鹽酸溶液適量、水適量；制備方法為:將三氯化銻、尿素、納米微晶纖維素、氧化錫加入9重量份的水中，磁力攪拌23分鐘，加入硼酸鎂晶須、硼酸鋁晶須、Y2Si207晶須繼續(xù)攪拌2.5個小時，再加入硼酸酯偶聯(lián)劑，加熱至75°C，攪拌反應25分鐘，再加入納米石墨，攪拌25分鐘，在125°C油浴中攪拌至干燥，送入煅燒爐，在氮氣氛圍中，750°C下煅燒55分鐘，加入2.5倍重量份的1.5%鹽酸溶液洗滌2.5次，水洗至中性，烘干，粉碎，過40目篩，即得。
[0009]所述氮化鋁基切削刀具用陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
(1)將高嶺土、樟州黑土混合后球磨，過250目篩，加入4.6倍重量份的水，攪拌后加入硅烷偶聯(lián)劑kh-550，加熱至75°C，攪拌13分鐘，再加入硼硅酸鹽、納米碳酸鍶、氮化硅，繼續(xù)攪拌35分鐘，噴霧干燥，得到顆粒，再送入煅燒爐中，在氮氣氛圍中，在750°C下煅燒44分鐘，粉碎，過200目篩，得到顆粒；
(2)將滑石、硅酸、氮化鋁、長石、石英混合，加入0.8倍重量份的乙醇，球磨至200目以下，干燥，得到顆粒；
(3)將前兩步得到的顆粒與其他剩余成分混合，取混合材料的3.5倍重量份的去離子水，加入聚丙烯酸、聚乙二醇，攪拌均勻，加入混合材料，球磨1.5小時，超聲分散15分鐘，在115°C下烘干，過40目篩，得到顆粒； (4)將第(3)步得到的顆粒在氮氣氛圍中，在1640°C下熱壓，熱壓壓力為28MPa，熱壓時間為46分鐘，自然冷卻，即得。
[0010] 實驗數(shù)據(jù):
該實施例陶瓷的維氏硬度為96GPa，抗彎強度為1148MPa，斷裂韌性為13.5MPa.m1/2。
【權利要求】
1.一種氮化鋁基切削刀具用陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成:氧化鈷3-4、硼硅酸鹽5-8、納米碳酸鍶3-4、硝酸鐵1-2、滑石2_5、硅酸1_2、氮化硅5_8、氮化鋁60-68、高嶺土 25-30、長石7-11、石英5-7、樟州黑土 2-4、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.6-0.9、NH4C10.3-0.4、MgCl2.6H20 1_2、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1-1.5、聚乙二醇1.2-1.6、抗磨助劑4-5 ； 所述抗磨助劑由下列重量份的原料制成:硼酸鎂晶須1.3-1.5、硼酸酯偶聯(lián)劑0.2-0.4、三氯化銻0.3-0.5、尿素0.4-0.5、硼酸鋁晶須0.8-1.2、納米微晶纖維素0.2-0.4、Y2Si207晶須1-2、氧化錫0.2-0.3、納米石墨0.4-0.8、1_2%鹽酸溶液適量、水適量；制備方法為:將三氯化銻、尿素、納米微晶纖維素、氧化錫加入8-10重量份的水中，磁力攪拌20-25分鐘，加入硼酸鎂晶須、硼酸鋁晶須、Y2Si207晶須繼續(xù)攪拌2-3個小時，再加入硼酸酯偶聯(lián)齊U，加熱至70-80°C，攪拌反應20-30分鐘，再加入納米石墨，攪拌20-30分鐘，在120_130°C油浴中攪拌至干燥，送入煅燒爐，在氮氣氛圍中，700-800°C下煅燒50-60分鐘，加入2-3倍重量份的1-2%鹽酸溶液洗滌2-3次，水洗至中性，烘干，粉碎，過40目篩，即得。
2.根據(jù)權利要求1所述氮化鋁基切削刀具用陶瓷的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將高嶺土、樟州黑土混合后球磨，過250目篩，加入4-5倍重量份的水，攪拌后加入硅烷偶聯(lián)劑kh-550，加熱至70-80°C，攪拌10_15分鐘，再加入硼硅酸鹽、納米碳酸鍶、氮化硅，繼續(xù)攪拌30-40分鐘，噴霧干燥，得到顆粒，再送入煅燒爐中，在氮氣氛圍中，在700-800°C下煅燒40-50分鐘，粉碎，過200目篩，得到顆粒； (2)將滑石、硅酸、氮化鋁、長石、石英混合，加入0.8-1倍重量份的乙醇，球磨至200目以下，干燥，得到顆粒； (3)將前兩步得到的顆粒與其他剩余成分混合，取混合材料的3-4倍重量份的去離子水,加入聚丙烯酸、聚乙二醇,攪拌均勻,加入混合材料,球磨1-2小時，超聲分散13-17分鐘，在110-120°C下烘干，過40目篩，得到顆粒； (4)將第(3)步得到的顆粒在氮氣氛圍中，在1610-1670°C下熱壓，熱壓壓力為25-30MPa，熱壓時間為40-50分鐘，自然冷卻，即得。
【文檔編號】C04B35/63GK104387083SQ201410621985
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權日:2014年11月7日
【發(fā)明者】姚侃 申請人:合肥大安印刷有限責任公司