[发明专利]一种纳米碳化钛切削刀具用陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷刀具材料领域，尤其涉及一种纳米碳化钛切削刀具用陶瓷及其制备方法。

背景技术

目前切削钢材、铸铁、合金钢材及不锈钢材等普遍采用碳化物基的硬质合金（WC－Co、WC－TiC－Co）。对于某些特殊材料也采用硬度最高的金刚石及立方氮化硼（CBN），但它们的强度比硬质合金较低，且金刚石工具不利于切削钢铁材料，因为碳质元素的金刚石易与铁元素反应生成碳化铁，而使金刚石损耗。而陶瓷刀具对铁基等很多材料都不起反应，对加工冷硬铸铁、司太立合金、耐热镍基合金等具有较好的性能。

目前陶瓷刀具有很多优良的性能，具有高硬度、高密度、耐高温，抗磁化、抗氧化、耐腐蚀性强、化学稳定性好、高耐磨性等特点，但是这些陶瓷成本较高，种类少，还需要进一步研究新的陶瓷材料，降低成本，同时改进陶瓷刀具的韧性、散热性、抗弯折、抗磨等使用性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米碳化钛切削刀具用陶瓷及其制备方法，该陶瓷质地非常细腻，坚硬，耐磨，韧性好，适用于切削刀具，不易断裂，永不腐蚀，成本低。

本发明的技术方案如下：

一种纳米碳化钛切削刀具用陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成：钾长石10-15、石英12-15、滑石1-2、绢云母1-2、氧化钴1.2-1.7、氧化锌2-3、羟基磷灰石晶须3-4、坡缕石纤维4-5、纳米碳化钛65-60、乙醇适量、硅烷偶联剂kh-5500.3-0.4、去离子水适量、聚丙烯酸1-1.5、聚乙二醇1.2-1.6、抗磨助剂4-5；

所述抗磨助剂由下列重量份的原料制成：氧化镧0.2-0.3、纳米氧化锆0.6-0.9、三氧化二钇0.4-0.5、纳米氧化铝0.3-0.5、醋酸5-7、硝酸钇0.3-0.5、氧氯化锆3-3.5、1-2%盐酸溶液适量、水适量；制备方法为：将硝酸钇、氧氯化锆加入24-30重量份的水中，搅拌溶解后滴加醋酸，磁力搅拌4-5个小时，加入纳米氧化锆、纳米氧化铝，继续搅拌2-3个小时，置于室温下1-2天，再边搅拌边加入三氧化二钇、氧化镧，搅拌2-3个小时，在120-130℃油浴中搅拌至干燥，送入煅烧炉，在氮气氛围中，1200-1500℃下煅烧50-60分钟，加入2-3倍重量份的1-2%盐酸溶液洗涤2-3次，水洗至中性，烘干，粉碎，过100目筛，即得。

所述纳米碳化钛切削刀具用陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将钾长石、绢云母、氧化钴、氧化锌混合后球磨，过250目筛，加入4-5倍重量份的去离子水，搅拌后加入硅烷偶联剂kh-550，加热至70-80℃，搅拌10-15分钟，再加入羟基磷灰石晶须、坡缕石纤维，继续搅拌30-40分钟，喷雾干燥，得到颗粒，再送入煅烧炉中，在氮气氛围中，在700-800℃下煅烧40-50分钟，粉碎，过80目筛，得到颗粒；

（2）将石英、滑石、纳米碳化钛混合，加入0.8-1倍重量份的乙醇，球磨至200目以下，干燥，得到颗粒；

（3）将前两步得到的颗粒与除聚丙烯酸、聚乙二醇以外的其他剩余成分混合，取混合材料的3-4倍重量份的去离子水，加入聚丙烯酸、聚乙二醇，搅拌均匀，加入混合材料，球磨1-2小时，超声分散13-17分钟，在110-120℃下烘干，过40目筛，得到颗粒；

（4）将第（3）步得到的颗粒在氮气氛围中，在1610-1670℃下热压，热压压力为25-30MPa，热压时间为40-50分钟，自然冷却，即得。

本发明的有益效果

本发明的陶瓷质地非常细腻，坚硬，耐磨，而且通过添加羟基磷灰石晶须、坡缕石纤维，增加了陶瓷的韧性，适用于切削刀具，不易断裂，永不腐蚀，成本低；通过使用本发明的抗磨助剂，能够增加陶瓷的耐磨性和耐热性。

具体实施方式

一种纳米碳化钛切削刀具用陶瓷，由下列重量份（公斤）的原料制成：钾长石13、石英14、滑石1.5、绢云母1.5、氧化钴1.5、氧化锌2.5、羟基磷灰石晶须3.5、坡缕石纤维4.5、纳米碳化钛63、乙醇适量、硅烷偶联剂kh-550 0.3、去离子水适量、聚丙烯酸1.3、聚乙二醇1.4、抗磨助剂4.5；