一種碳化硅切削陶瓷材料及其制備方法技術(shù)

一種碳化硅切削陶瓷材料，由下列重量份的原料制成：硅酸鋯13-16、白土6-9、氧化鈹3-5、黃土5-7、碳化硅65-72、碳化硼微粉20-30、硼酸2-3、碳酸鋰2-3、氫氧化鋰1-2、磷酸鋰2-3、硅烷偶聯(lián)劑kh-550?0.6-0.9、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1-1.5、聚乙二醇1.2-1.6、抗磨助劑4-5；本發(fā)明專利技術(shù)的陶瓷添加了氧化鈹、硅酸鋯，增加了陶瓷的耐熱性能；通過添加碳酸鋰、氫氧化鋰、磷酸鋰，減小了熱膨脹系數(shù)，該陶瓷制作的刀具，經(jīng)久耐磨，不易斷裂，是機械加工領(lǐng)域不可多得的好材料；通過使用本發(fā)明專利技術(shù)的抗磨助劑，能夠增加陶瓷的耐磨性和耐熱性。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及陶瓷刀具材料領(lǐng)域，尤其涉及。
技術(shù)介紹
隨著新技術(shù)革命的發(fā)展，要求不斷提高切削加工生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，特別是數(shù)控機床的發(fā)展，要求開發(fā)比硬質(zhì)合金刀具切速更高、更耐磨的新型刀具。日前各種高強度、高硬度、耐腐蝕、耐磨和耐高溫的難以切削的新材料日益增多。據(jù)文獻估計，這類材料己占國際上加工總數(shù)的50%以上.，硬質(zhì)合金刀具對其中不少新材料的加工難以勝任。另一方面，現(xiàn)在國際上硬質(zhì)合金產(chǎn)量己達20000-25 000 to每年消耗大量的金屬，如W、Co、Ta和Nb等。這些金屬的礦產(chǎn)資源正日益減少，價格上漲，按日前消耗速度，用不了幾十年.有些資源將耗盡。陶瓷刀具就是在這樣的背景下發(fā)展起來的。 目前陶瓷刀具以氧化鋯陶瓷、氧化鋁、氮化鋁等陶瓷應(yīng)用最為廣泛，具有高硬度、高密度、耐高溫，抗磁化、抗氧化、耐腐蝕性強、化學(xué)穩(wěn)定性好、高耐磨性好等特點，但是這些陶瓷成本高，還需要進一步研宄新的材料，降低成本，還要提高陶瓷韌性、散熱性、抗熱震性、抗磨性等性能，以適應(yīng)不斷發(fā)展的技術(shù)要求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供，該陶瓷耐熱性能好，熱膨脹系數(shù)小，該陶瓷制作的刀具，經(jīng)久耐磨，不易斷裂，是機械加工領(lǐng)域不可多得的好材料。 本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下:一種碳化硅切削陶瓷材料，其特征在于由下列重量份的原料制成:硅酸鋯13-16、白土 6-9、氧化鈹3-5、黃土 5-7、碳化硅65-72、碳化硼微粉20-30、硼酸2-3、碳酸鋰2-3、氫氧化鋰1-2、磷酸鋰2-3、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.6-0.9、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1-1.5、聚乙二醇1.2-1.6、抗磨助劑4-5 ；所述抗磨助劑由下列重量份的原料制成:硼酸鎂晶須1.3-1.5、硼酸酯偶聯(lián)劑0.2-0.4、三氯化銻0.3-0.5、尿素0.4-0.5、硼酸鋁晶須0.8-1.2、納米微晶纖維素0.2-0.4、Y2Si207晶須1-2、氧化錫0.2-0.3、納米石墨0.4-0.8、1_2%鹽酸溶液適量、水適量；制備方法為:將三氯化銻、尿素、納米微晶纖維素、氧化錫加入8-10重量份的水中，磁力攪拌20-25分鐘，加入硼酸鎂晶須、硼酸鋁晶須、Y2Si207晶須繼續(xù)攪拌2-3個小時，再加入硼酸酯偶聯(lián)劑，加熱至70-80°C，攪拌反應(yīng)20-30分鐘，再加入納米石墨，攪拌20-30分鐘，在120_130°C油浴中攪拌至干燥，送入煅燒爐，在氮氣氛圍中，700-800 °C下煅燒50-60分鐘，加入2-3倍重量份的1-2%鹽酸溶液洗滌2-3次，水洗至中性，烘干，粉碎，過40目篩，即得。 所述碳化硅切削陶瓷材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:(I)將白土、黃土、硅酸鋯混合后球磨，過250目篩，加入4-5倍重量份的水，攪拌后加入硅烷偶聯(lián)劑kh-550，加熱至70-80°C，攪拌10-15分鐘，再加入碳化硼微粉、硼酸，繼續(xù)攪拌30-40分鐘，噴霧干燥，得到顆粒，再送入煅燒爐中，在氮氣氛圍中，在700-800°C下煅燒40-50分鐘，粉碎，過200目篩，得到顆粒;(2)將硅酸鋯、氧化鈹、碳化硅、碳酸鋰、氫氧化鋰、磷酸鋰混合，加入0.8-1倍重量份的乙醇，球磨至200目以下，干燥，得到顆粒；(3)將前兩步得到的顆粒與其他剩余成分混合，取混合材料的3-4倍重量份的去離子水，加入聚丙烯酸、聚乙二醇，攪拌均勻，加入混合材料，球磨1-2小時，超聲分散13-17分鐘，在110_120°C下烘干，過40目篩，得到顆粒；(4)將第(3)步得到的顆粒在氮氣氛圍中，在1610-1670°C下熱壓，熱壓壓力為25-30MPa，熱壓時間為40-50分鐘，自然冷卻，即得。 本專利技術(shù)的有益效果本專利技術(shù)的陶瓷添加了氧化鈹、硅酸鋯，增加了陶瓷的耐熱性能；通過添加碳酸鋰、氫氧化鋰、磷酸鋰，減小了熱膨脹系數(shù)，該陶瓷制作的刀具，經(jīng)久耐磨，不易斷裂，是機械加工領(lǐng)域不可多得的好材料；通過使用本專利技術(shù)的抗磨助劑，能夠增加陶瓷的耐磨性和耐熱性。 【具體實施方式】 一種碳化硅切削陶瓷材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:硅酸鋯15、白土8、氧化鈹4、黃土 6、碳化硅68、碳化硼微粉25、硼酸2.5、碳酸鋰2.5、氫氧化鋰1.5、磷酸鋰 2.5、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.7、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1.3、聚乙二醇1.4、抗磨助劑4.5 ；所述抗磨助劑由下列重量份(公斤)的原料制成:硼酸鎂晶須1.4、硼酸酯偶聯(lián)劑0.3、三氯化銻0.4、尿素0.4、硼酸鋁晶須1、納米微晶纖維素0.3、Y2Si207晶須1.5、氧化錫0.3、納米石墨0.6、1.5%鹽酸溶液適量、水適量；制備方法為:將三氯化銻、尿素、納米微晶纖維素、氧化錫加入9重量份的水中，磁力攪拌23分鐘，加入硼酸鎂晶須、硼酸鋁晶須、Y2Si207晶須繼續(xù)攪拌2.5個小時，再加入硼酸酯偶聯(lián)劑，加熱至75°C，攪拌反應(yīng)25分鐘，再加入納米石墨，攪拌25分鐘，在125°C油浴中攪拌至干燥，送入煅燒爐，在氮氣氛圍中，750°C下煅燒55分鐘，加入2.5倍重量份的1.5%鹽酸溶液洗滌2.5次，水洗至中性，烘干，粉碎，過40目篩，即得。 所述碳化硅切削陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟:(1)將白土、黃土、硅酸鋯混合后球磨，過250目篩，加入4。5倍重量份的水，攪拌后加入硅烷偶聯(lián)劑kh-550，加熱至75°C，攪拌13分鐘，再加入碳化硼微粉、硼酸，繼續(xù)攪拌35分鐘，噴霧干燥，得到顆粒，再送入煅燒爐中，在氮氣氛圍中，在750°C下煅燒45分鐘，粉碎，過200目篩，得到顆粒；(2)將硅酸鋯、氧化鈹、碳化硅、碳酸鋰、氫氧化鋰、磷酸鋰混合，加入0.9倍重量份的乙醇，球磨至200目以下，干燥，得到顆粒；(3)將前兩步得到的顆粒與其他剩余成分混合，取混合材料的3.5倍重量份的去離子水，加入聚丙烯酸、聚乙二醇，攪拌均勻，加入混合材料，球磨1.5小時，超聲分散15分鐘，在115°C下烘干，過40目篩，得到顆粒；(4)將第(3)步得到的顆粒在氮氣氛圍中，在1650°C下熱壓，熱壓壓力為28MPa，熱壓時間為45分鐘，自然冷卻，即得。 實驗數(shù)據(jù): 該實施例陶瓷的維氏硬度為94GPa，抗彎強度為1198MPa，斷裂韌性為12MPa.m1/2。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種碳化硅切削陶瓷材料，其特征在于由下列重量份的原料制成：硅酸鋯13?16、白土6?9、氧化鈹3?5、黃土5?7、碳化硅65?72、碳化硼微粉20?30、硼酸2?3、碳酸鋰2?3、氫氧化鋰1?2、磷酸鋰2?3、硅烷偶聯(lián)劑kh?550?0.6?0.9、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1?1.5、聚乙二醇1.2?1.6、抗磨助劑4?5；所述抗磨助劑由下列重量份的原料制成：硼酸鎂晶須1.3?1.5、硼酸酯偶聯(lián)劑0.2?0.4、三氯化銻0.3?0.5、尿素0.4?0.5、硼酸鋁晶須0.8?1.2、納米微晶纖維素0.2?0.4、Y2Si2O7晶須1?2、氧化錫0.2?0.3、納米石墨0.4?0.8、1?2%鹽酸溶液適量、水適量；制備方法為：將三氯化銻、尿素、納米微晶纖維素、氧化錫加入8?10重量份的水中，磁力攪拌20?25分鐘，加入硼酸鎂晶須、硼酸鋁晶須、Y2Si2O7晶須繼續(xù)攪拌2?3個小時，再加入硼酸酯偶聯(lián)劑，加熱至70?80℃，攪拌反應(yīng)20?30分鐘，再加入納米石墨，攪拌20?30分鐘，在120?130℃油浴中攪拌至干燥，送入煅燒爐，在氮氣氛圍中，700?800℃下煅燒50?60分鐘，加入2?3倍重量份的1?2%鹽酸溶液洗滌2?3次，水洗至中性，烘干，粉碎，過40目篩，即得。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種碳化硅切削陶瓷材料，其特征在于由下列重量份的原料制成:硅酸鋯13-16、白土 6-9、氧化鈹3-5、黃土 5-7、碳化硅65-72、碳化硼微粉20-30、硼酸2-3、碳酸鋰2-3、氫氧化鋰1-2、磷酸鋰2-3、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.6-0.9、乙醇適量、去離子水適量、聚丙烯酸1-1.5、聚乙二醇1.2-1.6、抗磨助劑4-5 ； 所述抗磨助劑由下列重量份的原料制成:硼酸鎂晶須1.3-1.5、硼酸酯偶聯(lián)劑0.2-0.4、三氯化銻0.3-0.5、尿素0.4-0.5、硼酸鋁晶須0.8-1.2、納米微晶纖維素0.2-0.4、Y2Si207晶須1-2、氧化錫0.2-0.3、納米石墨0.4-0.8、1_2%鹽酸溶液適量、水適量；制備方法為:將三氯化銻、尿素、納米微晶纖維素、氧化錫加入8-10重量份的水中，磁力攪拌20-25分鐘，加入硼酸鎂晶須、硼酸鋁晶須、Y2Si207晶須繼續(xù)攪拌2-3個小時，再加入硼酸酯偶聯(lián)劑，加熱至70-80°C，攪拌反應(yīng)20-30分鐘，再加入納米石墨，攪拌20-30分鐘，在120_130°C油浴中攪拌至干燥，送入煅燒爐，在氮氣氛圍中，700-800 °C下煅燒50-...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姚侃，
申請(專利權(quán))人：合肥大安印刷有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽;34