CN104387071A - 一种切削刀具用自润滑耐磨陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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一种切削刀具用自润滑耐磨陶瓷，由下列重量份的原料制成：硫化铋2-3、二乙醇胺2-3、硫酸铵2-3、氯化镁2-3、电石泥2-3、氧化石墨烯2-3、KOH0.6-0.8、聚氧乙烯蓖麻油0.2-0.3、氧化镁3-4、硼化钛36-40、纳米三氧化钨4-5、碳化钛30-35、氧化铍3-5、银粉1-2、乙醇适量、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；本发明的陶瓷通过添加纳米三氧化钨，增加了陶瓷的耐高温性能；该陶瓷具有耐高温、承载能力大、自润滑、抗热震性能及高耐磨等特点，适用于制作切削刀具；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。

Description

一种切削刀具用自润滑耐磨陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷刀具材料领域，尤其涉及一种切削刀具用自润滑耐磨陶瓷及其制备方法。
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切削刀具用自润滑耐磨陶瓷及其制备方法，该陶瓷具有耐高温、承载能力大、自润滑、抗热震性能及高耐磨等特点，适用于制作切削刀具。
本发明的技术方案如下：
一种切削刀具用自润滑耐磨陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成：硫化铋2-3、二乙醇胺2-3、硫酸铵2-3、氯化镁2-3、电石泥2-3、氧化石墨烯2-3、KOH0.6-0.8、聚氧乙烯蓖麻油0.2-0.3、氧化镁3-4、硼化钛36-40、纳米三氧化钨4-5、碳化钛30-35、氧化铍3-5、银粉1-2、乙醇适量、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。
所述切削刀具用自润滑耐磨陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将电石泥、氧化镁、KOH、氧化石墨烯混合后球磨，过100目筛，加入4-5倍重量份的去离子水，搅拌后加入聚氧乙烯蓖麻油、二乙醇胺、硫酸铵、氯化镁，加热至70-80℃，搅拌10-15分钟，再加入硫化铋、纳米三氧化钨，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200目筛，得到颗粒；
（2）将硼化钛、氧化铍、银粉、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1660-1760℃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
本发明的陶瓷通过添加纳米三氧化钨，增加了陶瓷的耐高温性能；该陶瓷具有耐高温、承载能力大、自润滑、抗热震性能及高耐磨等特点，适用于制作切削刀具；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
一种切削刀具用自润滑耐磨陶瓷，由下列重量份（公斤）的原料制成：硫化铋2.5、二乙醇胺2.5、硫酸铵2.5、氯化镁2.5、电石泥2.5、氧化石墨烯2.5、KOH0.7、聚氧乙烯蓖麻油0.2、氧化镁3.5、硼化钛38、纳米三氧化钨4.5、碳化钛33、氧化铍4、银粉1.5、乙醇适量、去离子水适量、聚丙烯酸1.3、聚乙二醇1.4、抗磨助剂4.5；
所述抗磨助剂由下列重量份（公斤）的原料制成：氧化镧0.2、纳米氧化锆0.8、三氧化二钇0.4、纳米氧化铝0.4、醋酸6、硝酸钇0.4、氧氯化锆3.3、1.5%盐酸溶液适量、水适量；制备方法为：将硝酸钇、氧氯化锆加入27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2.5个小时，置于室温下1.5天，再边搅拌边加入三氧化二钇、氧化镧，搅拌2.5个小时，在125℃油浴中搅拌至干燥，送入煅烧炉，在氮气氛围中，1400℃下煅烧55分钟，加入2.5倍重量份的1.5%盐酸溶液洗涤3次，水洗至中性，烘干，粉碎，过100目筛，即得。
所述切削刀具用自润滑耐磨陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
（1）将电石泥、氧化镁、KOH、氧化石墨烯混合后球磨，过100目筛，加入4.5倍重量份的去离子水，搅拌后加入聚氧乙烯蓖麻油、二乙醇胺、硫酸铵、氯化镁，加热至75℃，搅拌13分钟，再加入硫化铋、纳米三氧化钨，继续搅拌35分钟，喷雾干燥，得到颗粒，再送入煅烧炉中，在氮气氛围中，在750℃下煅烧45分钟，粉碎，过200目筛，得到颗粒；
（2）将硼化钛、氧化铍、银粉、碳化钛混合，加入0.9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3.5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1.5小时，超声分散15分钟，在115℃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1720℃下热压，热压压力为27MPa，热压时间为45分钟，自然冷却，即得。
实验数据：
该实施例陶瓷的维氏硬度为100GPa，抗弯强度为1100MPa，断裂韧性为11MPa·m1/2。

Claims (2)

1.一种切削刀具用自润滑耐磨陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成：硫化铋2-3、二乙醇胺2-3、硫酸铵2-3、氯化镁2-3、电石泥2-3、氧化石墨烯2-3、KOH0.6-0.8、聚氧乙烯蓖麻油0.2-0.3、氧化镁3-4、硼化钛36-40、纳米三氧化钨4-5、碳化钛30-35、氧化铍3-5、银粉1-2、乙醇适量、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。
2.根据权利要求1所述切削刀具用自润滑耐磨陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将电石泥、氧化镁、KOH、氧化石墨烯混合后球磨，过100目筛，加入4-5倍重量份的去离子水，搅拌后加入聚氧乙烯蓖麻油、二乙醇胺、硫酸铵、氯化镁，加热至70-80℃，搅拌10-15分钟，再加入硫化铋、纳米三氧化钨，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200目筛，得到颗粒；
（2）将硼化钛、氧化铍、银粉、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1660-1760℃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。
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