CN116477957B - 一种耐热陶瓷刀具及其制备方法与应用 - Google Patents
一种耐热陶瓷刀具及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116477957B CN116477957B CN202310496946.0A CN202310496946A CN116477957B CN 116477957 B CN116477957 B CN 116477957B CN 202310496946 A CN202310496946 A CN 202310496946A CN 116477957 B CN116477957 B CN 116477957B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon carbide
- powder
- resistant ceramic
- carbide powder
- mixture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical class [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 79
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 36
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 19
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 15
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 8
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 28
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N thionyl chloride Chemical compound ClS(Cl)=O FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 11
- 230000033444 hydroxylation Effects 0.000 claims description 10
- 238000005805 hydroxylation reaction Methods 0.000 claims description 10
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 10
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 9
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 9
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000000280 densification Methods 0.000 claims description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 5
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims description 5
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 5
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims description 5
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 3
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 abstract 1
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 3
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018557 Si O Chemical group 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical group [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3817—Carbides
- C04B2235/3826—Silicon carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
- C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
本发明公开了一种耐热陶瓷刀具及其制备方法与应用，包括以下重量份原料：氮化硅80‑90份、改性碳化硅10‑20份；改性碳化硅的制备方法包括以下步骤：将金属氧化混合物、乙醇和氨水超声分散，得到金属氧化混合物分散液；将3‑氨丙基三乙氧基硅烷加入金属氧化混合物分散液，在温度70‑80℃条件下搅拌12h，反应得到中间体1；将中间体1冰浴超声分散于甲苯溶液及三乙胺混合溶液中，并通入氮气，缓慢加入氯基化碳化硅粉体，在温度20‑30℃下反应20h，得到改性碳化硅，本发明由该陶瓷材料制备得到的刀具具有耐高温强度、抗蠕变性、抗氧化、抗菌性能、抗磨性能、增韧性、抗老化性能等多项优点。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷技术领域，具体涉及一种耐热陶瓷刀具及其制备方法与应用。
背景技术
中国专利号CN105503183A公开了一种基于凝胶注模工艺的氧化锆陶瓷刀具制备方法，包括如下步骤：提供钇稳定四方相氧化锆粉体、氧化铝粉体、氮化硅粉体、分散剂、凝胶剂、脱模剂；将钇稳定四方相氧化锆粉体、氧化铝粉体、氮化硅粉体、分散剂和适量去离子水进行球磨操作后，制备得到陶瓷粉料悬浮物；将陶瓷粉料悬浮物进行预热，预热的温度为65℃～75℃；将凝胶剂加热溶解得到凝胶剂溶液，趁热将凝胶剂溶液加入至预热的陶瓷粉料悬浮物中，搅拌混合，并进行除泡，得到陶瓷浆料；在模具内侧壁涂覆脱模剂后，向模具内注入陶瓷浆料，静置成型，脱模干燥后，得到刀具生坯；将刀具生坯进行煅烧，得到氧化锆陶瓷刀具；
现有技术中，陶瓷通常以单一氮化硅或碳化硅为主料制备得到刀具，其存在着性能比较单一的问题，以及现有碳化硅也达不到多重效果，已将影响其陶瓷刀具的性能。
发明内容
本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出一种耐热陶瓷刀具及其制备方法与应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种耐热陶瓷刀具，其特征在于，包括以下重量份原料：氮化硅80-90份、改性碳化硅10-20份；
改性碳化硅的制备方法包括以下步骤：
将金属氧化混合物、乙醇和氨水超声分散，得到金属氧化混合物分散液；将3-氨丙基三乙氧基硅烷加入金属氧化混合物分散液，在温度70-80℃条件下搅拌12h，反应得到中间体1；
将中间体1冰浴超声分散于甲苯溶液及三乙胺混合溶液中，并通入氮气，缓慢加入氯基化碳化硅粉体，在温度20-30℃下反应20h，得到改性碳化硅。
作为本发明进一步的方案：氯基化碳化硅粉体的制备方法包括以下步骤：
将碳化硅平铺在氧化铝坩埚中，进行加热预氧化处理；
按照碳化硅粉体：去离子水：无水乙醇：HCl＝1：1：0.2：0.1的比例进行混合，随后放入行星式球磨机中，烘干，得到表面羟基化碳化硅粉体；
在温度30-40℃下，将亚硫酰氯滴加到表面羟基化碳化硅粉体在吡啶中的溶液中，添加完成后，将在45℃下加热16小时，得到氯基化碳化硅粉体。
作为本发明进一步的方案：控制亚硫酰氯、表面羟基化碳化硅粉体和吡啶的摩尔比为1.2-1.8:1-1.2:1-1.2。
作为本发明进一步的方案：金属氧化混合物由氧化锌、氧化钙、氧化钛按照质量1:1:1进行均匀混合得到的。
作为本发明进一步的方案：控制金属氧化混合物与3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为1mol:1-1.2mol。
作为本发明进一步的方案：控制氯基化碳化硅粉体、中间体1、三乙胺的摩尔比为1-1.2：1-1.2：0.01。
一种耐热陶瓷刀具的制备方法,其特征在于，将氮化硅和改性碳化硅通过球磨搅拌；洗涤、干燥造粒得到陶瓷刀具粉体；将陶瓷刀具粉体进行干压制得到坯体；之后在等静压机致密化；将压实的坯体送入推板窑中第一次烧结；将第一次烧结的半成品放到热压炉二次成烧；打磨、抛光、开刃制得刀具成品。
一种耐热陶瓷刀具的应用,其特征在于，耐热陶瓷刀具应用于铣削设备中。
本发明的有益效果：
本发明先通过对碳化硅进行羟基化处理，然后将羟基进行取代，得到氯基化碳化硅粉体；通过氧化锌、氧化钙、氧化钛以及3-氨丙基三乙氧基硅烷为原料，使得氧化锌、氧化钙、氧化钛均通过-O-键相互连接，从而将氧化锌、氧化钙、氧化钛均连接在硅烷上；以中间体1与氯基化碳化硅粉体为原料发生反应，使得中间体1连接在碳化硅上，从而通过其中氧化锌使其提高抗菌性能、Si-O键使其提高抗磨性能，氧化钙使其提高增韧性，氧化钛使其提高抗老化性能；
本发明通过改性碳化硅/氮化硅复相陶瓷材料具有优于单相碳化硅和单相氮化硅陶瓷材料各项性能的特点，其比碳化硅材料的韧性好，比氮化硅材料的高温强度、抗蠕变性、抗氧化好；以及其改性碳化硅的改进，从而提高陶瓷材料的抗菌性能、抗磨性能、增韧性、抗老化性能，进而使得由该陶瓷材料制备得到的刀具具有耐高温强度、抗蠕变性、抗氧化、抗菌性能、抗磨性能、增韧性、抗老化性能等多项优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明为一种耐热陶瓷刀具，包括以下重量份原料：氮化硅80份、改性碳化硅10份；
其中，耐热陶瓷刀具的制备方法包括以下步骤：
将氮化硅和改性碳化硅通过球磨搅拌；洗涤、干燥造粒得到陶瓷刀具粉体；将陶瓷刀具粉体进行干压制得到坯体；之后在等静压机致密化；将压实的坯体送入推板窑中第一次烧结；步骤8将第一次烧结的半成品放到热压炉二次成烧；打磨、抛光、开刃制得刀具成品。
其中，改性碳化硅的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将碳化硅平铺在氧化铝坩埚中，设定的预氧化温度为950-1100℃，保温时间为0.5-9h；使粉体与马弗炉中的氧气充分接触，随后进行加热预氧化处理；其中，氧化升温速率为3℃/min；
步骤2：按照碳化硅粉体：去离子水：无水乙醇：HCl＝1：1：0.2：0.1的比例进行混合，随后放入行星式球磨机中，设置球磨转速为180r/min，球磨时间为6h，将球磨后的粉体用去离子水反复洗涤三次，放入60℃烘箱充分烘干，得到表面羟基化碳化硅粉体；
在温度30-40℃下，将亚硫酰氯滴加到表面羟基化碳化硅粉体在吡啶中的溶液中，添加完成后，将在45℃下加热16小时，得到氯基化碳化硅粉体；
其中，控制亚硫酰氯、表面羟基化碳化硅粉体和吡啶的摩尔比为1.2:1:1；
步骤3：将氧化锌、氧化钙、氧化钛按照质量1:1:1进行均匀混匀，得到金属氧化混合物；
按照质量比2-5:100-300:0.07将金属氧化混合物、乙醇和氨水超声分散，得到金属氧化混合物分散液；将3-氨丙基三乙氧基硅烷加入金属氧化混合物分散液，在温度70-80℃条件下搅拌12h，反应结束后，使用乙醇洗涤、干燥，得到中间体1；
控制金属氧化混合物与3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为1mol:1mol；
步骤4：将中间体1冰浴超声分散于甲苯溶液及三乙胺混合溶液中，并通入氮气，缓慢加入氯基化碳化硅粉体，在温度20-30℃下反应20h，得到改性碳化硅；
控制氯基化碳化硅粉体、中间体1、三乙胺的摩尔比为1：1：0.01。
实施例2
本发明为一种耐热陶瓷刀具，包括以下重量份原料：氮化硅85份、改性碳化硅15份；
其中，耐热陶瓷刀具的制备方法包括以下步骤：
将氮化硅和改性碳化硅通过球磨搅拌；洗涤、干燥造粒得到陶瓷刀具粉体；将陶瓷刀具粉体进行干压制得到坯体；之后在等静压机致密化；将压实的坯体送入推板窑中第一次烧结；将第一次烧结的半成品放到热压炉二次成烧；打磨、抛光、开刃制得刀具成品。
其中，改性碳化硅的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将碳化硅平铺在氧化铝坩埚中，设定的预氧化温度为950-1100℃，保温时间为0.5-9h；使粉体与马弗炉中的氧气充分接触，随后进行加热预氧化处理；其中，氧化升温速率为3℃/min；
步骤2：按照碳化硅粉体：去离子水：无水乙醇：HCl＝1：1：0.2：0.1的比例进行混合，随后放入行星式球磨机中，设置球磨转速为180r/min，球磨时间为6h，将球磨后的粉体用去离子水反复洗涤三次，放入60℃烘箱充分烘干，得到表面羟基化碳化硅粉体；
在温度30-40℃下，将亚硫酰氯滴加到表面羟基化碳化硅粉体在吡啶中的溶液中，添加完成后，将在45℃下加热16小时，得到氯基化碳化硅粉体；
其中，控制亚硫酰氯、表面羟基化碳化硅粉体和吡啶的摩尔比为1.5:1.1:1.1；
步骤3：将氧化锌、氧化钙、氧化钛按照质量1:1:1进行均匀混匀，得到金属氧化混合物；
按照质量比2-5:100-300:0.07将金属氧化混合物、乙醇和氨水超声分散，得到金属氧化混合物分散液；将3-氨丙基三乙氧基硅烷加入金属氧化混合物分散液，在温度70-80℃条件下搅拌12h，反应结束后，使用乙醇洗涤、干燥，得到中间体1；
控制金属氧化混合物与3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为1mol:1.1mol；
步骤4：将中间体1冰浴超声分散于甲苯溶液及三乙胺混合溶液中，并通入氮气，缓慢加入氯基化碳化硅粉体，在温度20-30℃下反应20h，得到改性碳化硅；
控制氯基化碳化硅粉体、中间体1、三乙胺的摩尔比为1.1：1.1：0.01。
实施例3
本发明为一种耐热陶瓷刀具，包括以下重量份原料：氮化硅90份、改性碳化硅20份；
其中，耐热陶瓷刀具的制备方法包括以下步骤：
将氮化硅和改性碳化硅通过球磨搅拌；洗涤、干燥造粒得到陶瓷刀具粉体；将陶瓷刀具粉体进行干压制得到坯体；之后在等静压机致密化；将压实的坯体送入推板窑中第一次烧结；将第一次烧结的半成品放到热压炉二次成烧；打磨、抛光、开刃制得刀具成品。
其中，改性碳化硅的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将碳化硅平铺在氧化铝坩埚中，设定的预氧化温度为950-1100℃，保温时间为0.5-9h；使粉体与马弗炉中的氧气充分接触，随后进行加热预氧化处理；其中，氧化升温速率为3℃/min；
步骤2：按照碳化硅粉体：去离子水：无水乙醇：HCl＝1：1：0.2：0.1的比例进行混合，随后放入行星式球磨机中，设置球磨转速为180r/min，球磨时间为6h，将球磨后的粉体用去离子水反复洗涤三次，放入60℃烘箱充分烘干，得到表面羟基化碳化硅粉体；
在温度30-40℃下，将亚硫酰氯滴加到表面羟基化碳化硅粉体在吡啶中的溶液中，添加完成后，将在45℃下加热16小时，得到氯基化碳化硅粉体；
其中，控制亚硫酰氯、表面羟基化碳化硅粉体和吡啶的摩尔比为1.8:1.2:1.2；
步骤3：将金属氧化混合物、氧化钙、氧化钛按照质量1:1:1进行均匀混匀，得到金属氧化混合物；
按照质量比2-5:100-300:0.07将金属氧化混合物、乙醇和氨水超声分散，得到金属氧化混合物分散液；将3-氨丙基三乙氧基硅烷加入金属氧化混合物分散液，在温度70-80℃条件下搅拌12h，反应结束后，使用乙醇洗涤、干燥，得到中间体1；
控制金属氧化混合物与3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为1mol:1.2mol；
步骤4：将中间体1冰浴超声分散于甲苯溶液及三乙胺混合溶液中，并通入氮气，缓慢加入氯基化碳化硅粉体，在温度20-30℃下反应20h，得到改性碳化硅；
控制氯基化碳化硅粉体、中间体1、三乙胺的摩尔比为1.2：1.2：0.01。
实施例4
本发明一种耐热陶瓷刀具应用于铣削设备中。
对比例1
对比例1采用专利号为CN105503183A的陶瓷刀具；
对实施例1-3和对比例1中的陶瓷刀具进行性能测试，测试结果如下表所示：
| 热导率(W.m-1.K-1) | |
| 实施例1 | 78.65 |
| 实施例2 | 79.23 |
| 实施例3 | 80.12 |
| 对比例1 | 62.10 |
由上述表格，可以看出本发明制备得到的陶瓷刀具具有良好的耐高温导热性能。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (5)
1.一种耐热陶瓷刀具，其特征在于，由以下重量份原料组成：氮化硅80-90份、改性碳化硅10-20份；
改性碳化硅的制备方法包括以下步骤：
将金属氧化混合物、乙醇和氨水超声分散，得到金属氧化混合物分散液；将3-氨丙基三乙氧基硅烷加入金属氧化混合物分散液，在温度70-80℃条件下搅拌12 h，反应得到中间体1；
将中间体1冰浴超声分散于甲苯溶液及三乙胺混合溶液中，并通入氮气，缓慢加入氯基化碳化硅粉体，在温度20-30℃下反应20h，得到改性碳化硅；
氯基化碳化硅粉体的制备方法包括以下步骤：
将碳化硅平铺在氧化铝坩埚中，进行加热预氧化处理；
按照碳化硅粉体：去离子水：无 水乙醇：HCl = 1：1：0.2：0.1 的比例进行混合，随后放入行星式球磨机中， 烘干，得到表面羟基化碳化硅粉体；
在温度30-40℃下，将亚硫酰氯滴加到表面羟基化碳化硅粉体在吡啶中的溶液中，添加完成后，将在45℃下加热16小时，得到氯基化碳化硅粉体；
金属氧化混合物由氧化锌、氧化钙、氧化钛按照质量1:1:1进行均匀混合得到的；
将氮化硅和改性碳化硅通过球磨搅拌；洗涤、干燥造粒得到陶瓷刀具粉体；将陶瓷刀具粉体进行干压制得到坯体；之后在等静压机致密化；将压实的坯体送入推板窑中第一次烧结；将第一次烧结的半成品放到热压炉二次成烧；打磨、抛光、开刃制得刀具成品。
2.根据权利要求1所述的一种耐热陶瓷刀具,其特征在于，控制亚硫酰氯、表面羟基化碳化硅粉体和吡啶的摩尔比为1.2-1.8:1-1.2:1-1.2。
3.根据权利要求1所述的一种耐热陶瓷刀具,其特征在于，控制金属氧化混合物与3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为1mol:1-1.2mol。
4.根据权利要求1所述的一种耐热陶瓷刀具,其特征在于，控制氯基化碳化硅粉体、中间体1、三乙胺的摩尔比为1-1.2：1-1.2：0.01。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的耐热陶瓷刀具的应用,其特征在于，耐热陶瓷刀具应用于铣削设备中。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310496946.0A CN116477957B (zh) | 2023-05-05 | 2023-05-05 | 一种耐热陶瓷刀具及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310496946.0A CN116477957B (zh) | 2023-05-05 | 2023-05-05 | 一种耐热陶瓷刀具及其制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116477957A CN116477957A (zh) | 2023-07-25 |
| CN116477957B true CN116477957B (zh) | 2024-03-12 |
Family
ID=87223052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310496946.0A Active CN116477957B (zh) | 2023-05-05 | 2023-05-05 | 一种耐热陶瓷刀具及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116477957B (zh) |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130021087A (ko) * | 2011-08-22 | 2013-03-05 | 서울시립대학교 산학협력단 | 고강도 실리콘옥시카바이드 결합 탄화규소 소재 제조용 조성물, 탄화규소 소재 및 그 제조방법 |
| CN104072151A (zh) * | 2014-06-25 | 2014-10-01 | 中材高新成都能源技术有限公司 | 一种氮化硅陶瓷的制备方法 |
| CN104402454A (zh) * | 2014-10-27 | 2015-03-11 | 合肥市东庐机械制造有限公司 | 一种切削刀具用耐热陶瓷及其制备方法 |
| CN104628388A (zh) * | 2015-01-28 | 2015-05-20 | 安徽省和翰光电科技有限公司 | 一种高导热碳化硅陶瓷材料及其制备方法 |
| CN106587934A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-04-26 | 郑州源冉生物技术有限公司 | 一种力学性能好的陶瓷材料及其制备方法 |
| CN108439996A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-08-24 | 江苏东浦精细陶瓷科技股份有限公司 | 一种氮化硅-碳化硅复合材料材料及其制备方法 |
| CN108821774A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-16 | 芜湖市元奎新材料科技有限公司 | 多孔氮化硅-碳化硅复合陶瓷的制备方法 |
| CN109320256A (zh) * | 2017-08-01 | 2019-02-12 | 张家港市五湖新材料技术开发有限公司 | 一种氮化硅-碳化硅陶瓷复合材料及其制备方法 |
| CN110105072A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-08-09 | 宁波市大工新材料科技有限公司 | 一种高硬度氮化硅材料的制备方法 |
| CN110451936A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-11-15 | 广东工业大学 | 一种复相陶瓷及其制备方法和应用 |
| CN110483060A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-22 | 福建华清电子材料科技有限公司 | 一种高热导率氮化硅陶瓷及其制备方法 |
| CN112409007A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-02-26 | 侯光宇 | 一种增韧BNNSs/SiC陶瓷基复合材料的制备方法 |
| CN113480319A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-10-08 | 广东工业大学 | 一种低介电常数碳化硅、高性能氮化硅陶瓷基板及其制备方法 |
| CN114956852A (zh) * | 2022-05-14 | 2022-08-30 | 西安交通大学 | 通过多步反应烧结得到的具有极低残硅的碳化硅陶瓷及其制备方法 |
| CN115650733A (zh) * | 2022-10-31 | 2023-01-31 | 洛阳理工学院 | 一种添加碳化硅的高导热氮化硅陶瓷材料及其制备方法 |
-
2023
- 2023-05-05 CN CN202310496946.0A patent/CN116477957B/zh active Active
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130021087A (ko) * | 2011-08-22 | 2013-03-05 | 서울시립대학교 산학협력단 | 고강도 실리콘옥시카바이드 결합 탄화규소 소재 제조용 조성물, 탄화규소 소재 및 그 제조방법 |
| CN104072151A (zh) * | 2014-06-25 | 2014-10-01 | 中材高新成都能源技术有限公司 | 一种氮化硅陶瓷的制备方法 |
| CN104402454A (zh) * | 2014-10-27 | 2015-03-11 | 合肥市东庐机械制造有限公司 | 一种切削刀具用耐热陶瓷及其制备方法 |
| CN104628388A (zh) * | 2015-01-28 | 2015-05-20 | 安徽省和翰光电科技有限公司 | 一种高导热碳化硅陶瓷材料及其制备方法 |
| CN106587934A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-04-26 | 郑州源冉生物技术有限公司 | 一种力学性能好的陶瓷材料及其制备方法 |
| CN109320256A (zh) * | 2017-08-01 | 2019-02-12 | 张家港市五湖新材料技术开发有限公司 | 一种氮化硅-碳化硅陶瓷复合材料及其制备方法 |
| CN108439996A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-08-24 | 江苏东浦精细陶瓷科技股份有限公司 | 一种氮化硅-碳化硅复合材料材料及其制备方法 |
| CN108821774A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-16 | 芜湖市元奎新材料科技有限公司 | 多孔氮化硅-碳化硅复合陶瓷的制备方法 |
| CN110105072A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-08-09 | 宁波市大工新材料科技有限公司 | 一种高硬度氮化硅材料的制备方法 |
| CN110483060A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-22 | 福建华清电子材料科技有限公司 | 一种高热导率氮化硅陶瓷及其制备方法 |
| CN110451936A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-11-15 | 广东工业大学 | 一种复相陶瓷及其制备方法和应用 |
| CN112409007A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-02-26 | 侯光宇 | 一种增韧BNNSs/SiC陶瓷基复合材料的制备方法 |
| CN113480319A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-10-08 | 广东工业大学 | 一种低介电常数碳化硅、高性能氮化硅陶瓷基板及其制备方法 |
| CN114956852A (zh) * | 2022-05-14 | 2022-08-30 | 西安交通大学 | 通过多步反应烧结得到的具有极低残硅的碳化硅陶瓷及其制备方法 |
| CN115650733A (zh) * | 2022-10-31 | 2023-01-31 | 洛阳理工学院 | 一种添加碳化硅的高导热氮化硅陶瓷材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 凝胶注模法制备碳化硅多孔陶瓷及其性能研究;田超;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》;20210715;B015-255 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116477957A (zh) | 2023-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107935634A (zh) | 一种难熔金属化合物高温抗氧化涂层及其制备方法 | |
| CN106747541A (zh) | 一种原位合成莫来石晶须自增韧的莫来石陶瓷的方法 | |
| CN106221559B (zh) | 一种普通钢耐高温防氧化涂料及其使用方法 | |
| CN102248166A (zh) | 电火花沉积金刚石磨具用电极制备工艺 | |
| CN110256075B (zh) | 一种掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN104909765A (zh) | 一种低成本、快速制备高性能Si3N4陶瓷球的方法 | |
| CN108178634A (zh) | 塞隆结合碳化硅陶瓷的制备法 | |
| CN112062558B (zh) | 氧化锆陶瓷的制备方法 | |
| CN101696105A (zh) | 一种微波冶金透波陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN102491779A (zh) | 一种改善氧化铝陶瓷型芯孔隙率的方法 | |
| CN116477957B (zh) | 一种耐热陶瓷刀具及其制备方法与应用 | |
| CN100425571C (zh) | 炉底辊石墨碳套和炉底辊石墨碳套的高温处理工序专用设备 | |
| CN107778011A (zh) | 一种石墨烯复合SiC木质陶瓷材料的制备方法 | |
| CN102030535B (zh) | 氮化锆增强氧氮化铝复合陶瓷材料的制备方法 | |
| CN104128897A (zh) | 一种采用湿化学方法成型微波烧结制备陶瓷cBN砂轮的方法 | |
| CN108147834A (zh) | 介电常数可调控的轻质氮化硅天线罩及其制备方法 | |
| CN109020243A (zh) | 钒钛磁铁尾矿制备微晶泡沫玻璃的方法 | |
| CN106676236A (zh) | 一种SiC‑MgO‑SiAlON普通钢热处理抗氧化涂料及其使用方法 | |
| CN106634559A (zh) | 一种Al2O3‑MgO‑SiAlON普通钢热处理抗氧化涂料及其使用方法 | |
| CN109231961B (zh) | 一种抗变形快速烧成精陶器坯料及其制备与应用方法 | |
| CN107759189A (zh) | 耐高温隔热保温涂料和提高单晶炉埚帮使用寿命的方法 | |
| CN102275905B (zh) | Ext454超细粒度结构石墨及制备方法 | |
| CN105601283A (zh) | 一种导电网络结构Si3N4陶瓷的制备方法 | |
| CN104876614A (zh) | 一种含有二氧化硅的短纤维增强碳化硅陶瓷的制备方法 | |
| CN110483025A (zh) | 防水用熔融石英砂陶瓷的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |