本發明涉及陶瓷加工,具體是一種陶瓷加工工藝。
背景技術:
碳氮化欽基金屬陶瓷(Ti(C,N))是在二十世紀70年代初發展起來的,以Ti(C,N)為主要硬質相和以鎳、鋁為粘結相組成的,采用粉末冶金工藝制備而成的新型刀具材料;碳氮化欽基金屬陶瓷具有較高的硬度,較好的耐磨性,理想的抗月牙洼磨損能力,優良的抗氧化能力和化學穩定性;
刀具在切削加工過程中,刀具的前、后刀面不斷與切屑和工件接觸,并發生劇烈摩擦,接觸區處于高溫、高壓狀態;發生在刀具上的摩擦與磨損會造成刀具損壞而失效,使切削無法進行,發生在工件上的劇烈摩擦則會使加工表面質量惡化;因此,如何使陶瓷硬度高、韌性好,并且具有良好的高溫穩定性是急需解決的問題。
技術實現要素:
本發明的目的在于提供一種硬度高、韌性好,并且具有良好的高溫穩定性的陶瓷加工工藝,以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現上述目的,本發明提供如下技術方案:
一種陶瓷加工工藝,按重量百分比包括以下組分:納米氧化鋯為5-6份、亞微米氧化鋁為3-4份、納米碳化鈦為25-30份、納米氮化硼為3份、納米碳化硼為4份,含鍶、鉭、鈮、鈷、鐵和、錳的納米氧化物2-3份,余量為納米氧化鎂;
所述陶瓷制備方法包括以下步驟:
1)按重量百分比進行配料;
2)將稱重后的配料配制成懸浮液,進行超聲攪拌至均勻,分散納米顆粒,得到產物A;
3)產物A在球磨機上球磨混合均勻,經真空干燥得到粉末狀產物B;
4)將粉末狀產物B干壓成型,然后燒結,得到初成品C,其中,燒結具體方式為:室溫經400分鐘升至600攝氏度并保溫120分鐘,600攝氏度經300分鐘升至1150攝氏度并保溫120分鐘,1150 攝氏度經150分鐘升至1300攝氏度并保溫120分鐘,1300攝氏度經150分鐘升至1700攝氏度,并在1600攝氏度保溫120分鐘,然后經150分鐘降至900 攝氏度持續40分鐘,最后自然冷卻至室溫;
5)將初成品C放入浸漬液中,真空處理后,將初成品C、浸漬液一筒置入恒溫恒濕干燥箱內,二次浸漬后,再進行固化,固化后高溫處理得到成品。
進一步的方案:所述真空處理的時間為20-60分鐘,真空度小于-0.08MPa,干燥箱溫度為30-60攝氏度,二次浸漬時間為2-8小時。
進一步的方案:所述固化時間為10-16小時,固化溫度為160-220攝氏度。。
進一步的方案:所述固化后高溫處理的溫度為300-500攝氏度。
進一步的方案:所述浸漬液的制備方法為:將高含氫硅油、正硅酸乙酷、去離子水、催化劑于水浴中攪拌,催化劑為氯鉑酸或醋酸鎳,水浴溫度為35-40攝氏度,攪拌時間為4-6小時,攪拌后,靜置14-18小時,取上部清液作為浸漬液,浸漬液的粘度控制在150-200mPa·s。
與現有技術相比,本發明的有益效果是:
本發明中,浸漬液利用高含氫硅油表面張力低、滲透力強且分解后可形成納米級顆粒的特點,實現陶瓷材料的致密化,通過調整固化溫度、高溫處理溫度、保溫時間而控制浸漬液的固化率,達到控制高含氫硅油分解產物、原基體顆粒、顆粒與纖維之間的結合力的目的,使得材料在致密化的同時,纖維的增韌作用沒有衰減;顯著提高了材料的密度和壓縮強度,致密化后材料的介電常數和介質損耗角正切基本無變化,低溫處理時對材料的拉伸強度和彎曲強度影響不大;
本發明中,氧化鋯材料本身具有高硬度、高強度、高韌性、極高的耐磨性及耐化學腐蝕性等優良的物化性能,在陶瓷、耐火材料、機械、電子、光學、光纖通信、鐘表飾品、航空航天、生物、化學等各種領域獲得廣泛的應用;氧化鋁本身也具備機械強度高、硬度大、高頻介電損耗小、高溫絕緣電阻高、耐化學腐蝕性和導熱性良好等優良綜合技術性能;本發明在基于氧化鋯、氧化鋁性能的基礎上,采用其納米或亞微米級材料,復合添加納米碳化鈦、納米氮化硼、納米碳化硼得到高強度納米復合陶瓷材料,碳化鈦具有高硬度、高熔點和耐磨損的性能,氮化硼耐高溫,碳化硼脆性低且耐磨,經試驗證明,將上述材料與氧化鋯、氧化鋁復合得到的陶瓷材料,具有高硬度、高強度、高斷裂韌度及耐高溫等優良性能,適合陶瓷工藝中要求高性能的產品的制造加工,特別適用于制作加工高強度的刀具。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。
一種陶瓷加工工藝,按重量百分比包括以下組分:納米氧化鋯為5-6份、亞微米氧化鋁為3-4份、納米碳化鈦為25-30份、納米氮化硼為3份、納米碳化硼為4份,含鍶、鉭、鈮、鈷、鐵和、錳的納米氧化物2-3份,余量為納米氧化鎂;
所述陶瓷制備方法包括以下步驟:
1)按重量百分比進行配料;
2)將稱重后的配料配制成懸浮液,進行超聲攪拌至均勻,分散納米顆粒,得到產物A;
3)產物A在球磨機上球磨混合均勻,經真空干燥得到粉末狀產物B;
4)將粉末狀產物B干壓成型,然后燒結,得到初成品C,其中,燒結具體方式為:室溫經400分鐘升至600攝氏度并保溫120分鐘,600攝氏度經300分鐘升至1150攝氏度并保溫120分鐘,1150 攝氏度經150分鐘升至1300攝氏度并保溫120分鐘,1300攝氏度經150分鐘升至1700攝氏度,并在1600攝氏度保溫120分鐘,然后經150分鐘降至900 攝氏度持續40分鐘,最后自然冷卻至室溫;
5)將初成品C放入浸漬液中,真空處理后,將初成品C、浸漬液一筒置入恒溫恒濕干燥箱內,二次浸漬后,再進行固化,固化后高溫處理得到成品;
所述真空處理的時間為20-60分鐘,真空度小于-0.08MPa,干燥箱溫度為30-60攝氏度,二次浸漬時間為2-8小時,固化時間為10-16小時,固化溫度為160-220攝氏度,高溫處理的溫度為300-500攝氏度;
所述浸漬液的制備方法為:將高含氫硅油、正硅酸乙酷、去離子水、催化劑于水浴中攪拌,催化劑為氯鉑酸或醋酸鎳,水浴溫度為35-40攝氏度,攪拌時間為4-6小時,攪拌后,靜置14-18小時,取上部清液作為浸漬液,浸漬液的粘度控制在150-200mPa·s;
本發明中,浸漬液利用高含氫硅油表面張力低、滲透力強且分解后可形成納米級顆粒的特點,實現陶瓷材料的致密化,通過調整固化溫度、高溫處理溫度、保溫時間而控制浸漬液的固化率,達到控制高含氫硅油分解產物、原基體顆粒、顆粒與纖維之間的結合力的目的,使得材料在致密化的同時,纖維的增韌作用沒有衰減;顯著提高了材料的密度和壓縮強度,致密化后材料的介電常數和介質損耗角正切基本無變化,低溫處理時對材料的拉伸強度和彎曲強度影響不大;
本發明中,氧化鋯材料本身具有高硬度、高強度、高韌性、極高的耐磨性及耐化學腐蝕性等優良的物化性能,在陶瓷、耐火材料、機械、電子、光學、光纖通信、鐘表飾品、航空航天、生物、化學等各種領域獲得廣泛的應用;氧化鋁本身也具備機械強度高、硬度大、高頻介電損耗小、高溫絕緣電阻高、耐化學腐蝕性和導熱性良好等優良綜合技術性能;本發明在基于氧化鋯、氧化鋁性能的基礎上,采用其納米或亞微米級材料,復合添加納米碳化鈦、納米氮化硼、納米碳化硼得到高強度納米復合陶瓷材料,碳化鈦具有高硬度、高熔點和耐磨損的性能,氮化硼耐高溫,碳化硼脆性低且耐磨,經試驗證明,將上述材料與氧化鋯、氧化鋁復合得到的陶瓷材料,具有高硬度、高強度、高斷裂韌度及耐高溫等優良性能,適合陶瓷工藝中要求高性能的產品的制造加工,特別適用于制作加工高強度的刀具。
上面對本專利的較佳實施方式作了詳細說明,但是本專利并不限于上述實施方式,在本領域的普通技術人員所具備的知識范圍內,還可以在不脫離本專利宗旨的前提下做出各種變化。