[发明专利]高硬度、高韧性陶瓷的制作工艺及其制得的环形切刀

说明书

本发明提供一种高硬度、高韧性陶瓷的制作工艺，包括以下步骤：1)将氧化锆、氧化铪、氧化铝，以及含有海绵钛粉和海绵钼粉的稀土氧化物混合造粒；2)将混合造粒后的原料在模具中进行磁共振，然后通过成型机干压成型，得到坯体；3)将压制成型的坯体在高温炉内进行连续电热烧结，随炉降温后得到半成品陶瓷；4)对半成品陶瓷进行打磨、抛光，得到所需形状的陶瓷成品。本发明通过加入含有海绵钛粉和海绵钼粉等的稀土氧化物，以及对坯体进行三个阶段的连续电热烧结，使得制得的陶瓷除了具有传统陶瓷的硬度高、耐腐蚀性强、化学稳定性好、耐磨性高等特点外，还获得了很高的耐摔性能。本发明还提供一种环形切刀，其使用寿命长，分切效率高。

技术领域

本发明涉及陶瓷加工技术领域，具体涉及一种高硬度、高韧性陶瓷的制作工艺及其制得的环形切刀。

背景技术

切削加工是机械加工中最基本、最可靠的加工手段，而刀具的性能是影响切削加工效率、精度、表面质量等的决定性因素之一。传统金属刀具因其局限性已无法胜任现代科技发展所需要的各种高强、高硬及高速工程材料的切削加工，而陶瓷刀具则以其优异的耐热性、耐磨性和化学稳定性，在高速切削领域和切削难加工材料方面显示了传统金属刀具无法比拟的优势。现有陶瓷刀具主要以氧化锆、氧化铝和氮化硅等材料为基体，通过改性掺杂添加剂提高物理性能，并结合高温烧结工艺和打磨抛光工艺优化加工成成品刀具，虽然具有硬度高、耐磨、耐热、耐腐蚀等优点，但在实际使用过程中，由于其脆性大，极易发生崩口、摔碎的情况，经常需要更换刀具，影响产品加工的连续性和产品加工质量，同时造成加工成本和设备维护成本的显著增加。

发明内容

本发明针对现有技术存在之缺失，提供一种高硬度、高韧性陶瓷的制作工艺及其制得的环形切刀，其可提高陶瓷材料耐摔、耐磨性能，避免陶瓷刀具在工作过程中出现崩刃的现象，降低加工成本和设备维护成本。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种高硬度、高韧性陶瓷的制作工艺，包括以下步骤：

1)将氧化锆、氧化铪、氧化铝，以及含有海绵钛粉和海绵钼粉的稀土氧化物混合造粒；

2)将混合造粒后的原料在模具中进行磁共振，然后通过成型机干压成型，得到坯体；

3)将压制成型的坯体在高温炉内进行连续电热烧结，随炉降温后得到半成品陶瓷；其中，所述连续电热烧结过程包括第一阶段的升温预烧结、第二阶段的高温烧结和第三阶段的降温烧结，所述升温预烧结为在一定的升温速率下将温度提高到900～980℃，然后保温1.8～2.4小时；所述高温烧结在升温预烧结的前提下进行，在一定的升温速率下将温度提高到1570～1500℃，然后保温3.8～5.6小时；所述降温烧结在高温烧结前提下进行，在一定降温速率下将温度降到860～940℃，然后保温1～2小时；

4)对半成品陶瓷进行打磨、抛光，得到所需形状的陶瓷成品。

作为一种优选方案，步骤3)中，所述升温预烧结的升温速率控制在0.3～0.5℃/min，所述高温烧结的升温速率控制在1.5～2.5℃/min，所述降温烧结的降温速率控制在1.5～2.5℃/min。

作为一种优选方案，步骤1)中各组分的质量百分比含量分别为：氧化锆为93～96％，氧化铪为0.8～1.9％，氧化铝为0.5～1.0％，稀土氧化物为2.4～4.3％；其中，稀土氧化物中的海绵钛粉为0.6～1％，海绵钼粉为0.5～0.9％；各组分的质量百分比之和为100％。

作为一种优选方案，所述海绵钛粉的纯度大于99.5％，目数为3.5μm，所述海绵钼粉的纯度大于99.95％，目数为3.5μm。

作为一种优选方案，所述成型机的公称压力为150～240T。