[发明专利]陶瓷刀具及其制造方法

说明书

本公开提供一种陶瓷刀具及其制造方法，所述陶瓷刀具包括金属陶瓷颗粒和缓冲材料，所述缓冲材料的硬度小于所述金属陶瓷颗粒的硬度，所述缓冲材料的至少一部分分散在所述金属陶瓷颗粒之间将所述金属陶瓷颗粒彼此连接。根据本公开的陶瓷刀具，缓冲材料可分散在金属陶瓷颗粒之间将金属陶瓷颗粒彼此连接，可提高陶瓷刀具的韧性以降低其脆性，从而防止陶瓷刀具在落地或切硬物时发生崩裂。

技术领域

本公开涉及刀具领域，具体涉及一种陶瓷刀具及其制造方法。

背景技术

刀具是各行各业及人民生活中不可缺少的工具，如切书机用刀具、制革服装裁剪用刀具、军用刀具、厨房用刀、餐刀、水果刀等各种各样的刀具。

陶瓷刀具有健康(材质为陶瓷材质，不含重金属等)、耐磨、高密度、高硬度、无毛细孔、不会藏污纳垢、非金属铸造不会生锈、切食物无金属味残留、轻薄锐利(材质硬度高，能够长期保持锋利度)、易拿易切、清洗容易等优点，具有许多金属制刀具无法取代的特性。

然而，目前的陶瓷刀脆性大，在落地和切硬物时易碎，导致陶瓷刀的寿命短、应用受到限制。

目前国内外研究采用多种增韧机制来提高陶瓷刀具韧性，但效果不十分理想。例如采用颗粒弥散增韧，其增韧幅度十分有限；采用相变增韧，陶瓷刀具的增韧效果随切削温度的升高而下降，且韧性增加的同时硬度降低；采用晶须增韧，能显著提高陶瓷刀具材料的断裂韧性，但价格昂贵，使用成本高。

发明内容

本公开的一方面在于提供一种能够降低陶瓷刀具的脆性的陶瓷刀具及其制造方法。

根据本公开的一方面，提供一种陶瓷刀具，所述陶瓷刀具包括金属陶瓷颗粒和缓冲材料，所述缓冲材料的硬度小于所述金属陶瓷颗粒的硬度，所述缓冲材料的至少一部分分散在所述金属陶瓷颗粒之间将所述金属陶瓷颗粒彼此连接。

可选地，所述缓冲材料的至少一部分通过物理粘附和化学键连接两种方式将所述金属陶瓷颗粒彼此连接。

可选地，所述金属陶瓷颗粒为氧化锆，氧化锆中的锆与所述缓冲材料中的除了锆之外的其它元素形成化学键。根据本公开，由于氧化锆颗粒与氧化锆颗粒之间通过物理粘附和化学键连接两种方式形成彼此连接，因此氧化锆颗粒与氧化锆颗粒之间的连接力强，裂纹不容易扩展，从而可增大陶瓷刀具的强度。

可选地，所述缓冲材料的至少一部分在所述金属陶瓷颗粒之间形成非晶结构。由于非晶结构具有较高的强度和断裂韧性以及高硬度，因此缓冲材料可在改善陶瓷刀具的脆性的同时较少的牺牲其硬度。

可选地，所述缓冲材料的硬度为所述金属陶瓷颗粒的硬度的60％-80％。当缓冲材料的硬度低于金属陶瓷颗粒的硬度的60％时，陶瓷刀具的硬度的降低幅度可能会较大，导致无法发挥陶瓷刀具的高硬度的优点。当缓冲材料的硬度高于金属陶瓷颗粒的硬度的80％时，对陶瓷刀具的韧性的改善效果可能不足。

可选地，所述缓冲材料分散在整个陶瓷刀具内，在所述陶瓷刀具中，所述缓冲材料的总原子数为所述陶瓷刀具的总原子数的1％-5％。当缓冲材料的原子比超过5％时，会影响整体刀具的强度；当缓冲材料的原子比小于1％时，改善效果不明显。

可选地，所述缓冲材料的熔点低于金属陶瓷颗粒的熔点。因此，可降低陶瓷刀具的烧结温度。

可选地，所述缓冲材料为TiZrN、TiCrN和ZrAlN中的至少一种。当将TiZrN、TiCrN和ZrAlN中的至少一种作为缓冲材料时，对陶瓷刀具的韧性改善效果非常显著，并且不会导致陶瓷刀具的硬度过度减小。

可选地，所述金属陶瓷颗粒为氧化锆，所述缓冲材料为TiZrN，氧化锆中的Zr与TiZrN中的Ti和N形成化学键；和/或所述缓冲材料为TiCrN，氧化锆中的Zr与TiCrN中的Ti、Cr和N形成化学键；和/或所述缓冲材料为ZrAlN，氧化锆中的Zr与ZrAlN中的Al和N形成化学键。