【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于瓷磚、玻璃等建筑材料切割刀具材料制造領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種高強(qiáng)度、高韌性且耐磨性強(qiáng)的氮化硅陶瓷材料的制備方法及應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、瓷磚切刀是瓷磚、玻璃等重要建筑材料加工常用工具之一，切刀的刀頭質(zhì)量決定了材料的加工質(zhì)量。目前，刀頭材料主要為天然金剛石、人造金剛石和硬質(zhì)合金三類。天然金剛石和人造金剛石具有超高的硬度和強(qiáng)度，但天然金剛石價(jià)格高昂，人造金剛石雖極大地降低了成本，但合成條件較高，合成溫度、壓力區(qū)間狹小，且金剛石切刀對(duì)操作者操作要求苛刻；硬質(zhì)合金相對(duì)金剛石具有良好的韌性，但其硬度和耐磨性較差，作為切刀易磨損，使用壽命短，且切割材料范圍有限。因此選取合適的瓷磚切刀刀頭材料對(duì)建筑材料加工至關(guān)重要。
2、氮化硅(si3n4)陶瓷材料因其高硬度、高強(qiáng)度、耐腐蝕性以及耐磨性好等性能上的優(yōu)異表現(xiàn)而受到廣泛關(guān)注，其硬度和強(qiáng)度僅次于金剛石和立方氮化硼超硬材料，遠(yuǎn)高于瓷磚、玻璃，且儲(chǔ)量豐富，不受資源限制，合成條件區(qū)間寬，如作為切刀材料可進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。但其韌性相對(duì)硬質(zhì)合金較差，增加了刀頭加工受力不均或撞擊破損的幾率。因此，保證氮化硅基本性能的同時(shí)提高基體韌性成為一個(gè)重要的發(fā)展方向。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種瓷磚切刀陶瓷刀頭材料的制備方法及應(yīng)用，該方法可操作性強(qiáng)，氮化硅陶瓷強(qiáng)度高、韌性和耐磨性強(qiáng)。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案：
3、一種瓷磚切刀陶瓷刀頭材料的制備方法，該方法包括以下步驟：
4、①、選取α-si3n
5、②、將上述①中選取的混合粉末原料按照一定的比例進(jìn)行配料，真空高能球磨1-10h充分濕混后，利用真空干燥箱中烘干得到無(wú)碳混合原料；
6、③、將②中獲得的無(wú)碳混合原料預(yù)壓成型，將圓柱形坯體裝入真空管式爐腔體中，采用真空燒結(jié)技術(shù)在真空環(huán)境下對(duì)坯體進(jìn)行高溫處理；
7、④、將③中獲得的高溫處理后的無(wú)碳坯體進(jìn)行破碎，加入少量石墨粉，真空低速球磨充分混合，得到含碳混合原料，預(yù)壓成型，獲得含碳坯體；
8、⑤、將④中的含碳坯體裝入石墨加熱腔體，組裝葉臘石復(fù)合塊，利用金剛石液壓機(jī)在高溫高壓下燒結(jié)，完成β-si3n4燒結(jié)體的制備。
9、本專利技術(shù)的有益效果：
10、1、本專利技術(shù)采用w、co粉作為粘結(jié)劑，并加入少量的石墨粉，可形成wc-co硬質(zhì)合金相，增強(qiáng)基體韌性；co可“消耗”掉基體內(nèi)多余的c，c進(jìn)入co的晶格中，形成co-c固溶體合金相，有效避免剩余的c影響基體性能，同時(shí)增強(qiáng)基體韌性。
11、2、本專利技術(shù)采用高能球磨技術(shù)，在原料充分混合的同時(shí)，對(duì)原料顆粒進(jìn)行破碎、細(xì)化，在一定程度上可增強(qiáng)基體的致密度、韌性和耐磨性，同時(shí)增加材料顆粒缺陷度，降低反應(yīng)激活能。
12、3、本專利技術(shù)以剛玉管作為容器，對(duì)si3n4坯體進(jìn)行真空高溫處理，在si3n4和w顆粒間隙的毛細(xì)作用下，熔融的co和ni在坯體內(nèi)充分熔滲，能夠有效地促進(jìn)基體成分均勻，降低粉末混料工序引入的“團(tuán)聚”、“架橋”現(xiàn)象等缺陷；真空(負(fù)壓)的環(huán)境能夠抽除各組分顆粒間的空氣，有效防止材料氧化，更利于熔融金屬向周圍融滲。
13、4、本專利技術(shù)以葉臘石復(fù)合腔體作為高壓反應(yīng)容器，在高溫高壓的驅(qū)動(dòng)下制備出高韌性的氮化硅陶瓷燒結(jié)體。該方法操作性強(qiáng)，并適合工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。
14、5、本專利技術(shù)制備的氮化硅陶瓷材料維氏硬度在20gpa以上，具有高韌性和高致密度，成品率超過(guò)95％。
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1.一種瓷磚切刀陶瓷刀頭材料的制備方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種瓷磚切刀陶瓷刀頭材料的制備方法，其特征在于：步驟①中，所述原料均為納米級(jí)或微米級(jí)粉末材料，單一粒度或多種粒度的混合，所述燒結(jié)助劑為ZrO2，粘結(jié)劑為W、Co，α-Si3N4、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為7：X：3-X(X＝0.05-0.5)，粘結(jié)劑W和Co的質(zhì)量比為30：0.5-2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種瓷磚切刀陶瓷刀頭材料的制備方法，其特征在于：所述粘結(jié)劑還包括其它元素Cr或Ni或Ti或其混合物，粘結(jié)劑中Co和其它元素的質(zhì)量比為1：0-2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種瓷磚切刀陶瓷刀頭材料的制備方法，其特征在于：步驟②中，所述的高能球磨機(jī)轉(zhuǎn)速500-800rad/min，球磨時(shí)間為1-10h，真空干燥箱烘干溫度為70℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種瓷磚切刀陶瓷刀頭材料的制備方法，其特征在于：步驟③中，所述的粉末成型壓強(qiáng)為5-20MPa，高溫處理溫度為1500-1700℃，處理時(shí)間為10-30min。
6.根據(jù)權(quán)
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種瓷磚切刀陶瓷刀頭材料的制備方法，其特征在于：步驟⑤中，所述的含碳坯體裝進(jìn)石墨管中，石墨管放入葉臘石復(fù)合塊腔體中，在金剛石液壓機(jī)上進(jìn)行高溫高壓燒結(jié)，燒結(jié)條件為4.0-5.5GPa,1250-1600℃，燒結(jié)保溫時(shí)間為15min-1h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任何一種瓷磚切刀陶瓷刀頭材料的制備方法制備的氮化硅陶瓷用于制造建筑用切刀刀具。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種瓷磚切刀陶瓷刀頭材料的制備方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種瓷磚切刀陶瓷刀頭材料的制備方法，其特征在于：步驟①中，所述原料均為納米級(jí)或微米級(jí)粉末材料，單一粒度或多種粒度的混合，所述燒結(jié)助劑為zro2，粘結(jié)劑為w、co，α-si3n4、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為7：x：3-x(x＝0.05-0.5)，粘結(jié)劑w和co的質(zhì)量比為30：0.5-2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種瓷磚切刀陶瓷刀頭材料的制備方法，其特征在于：所述粘結(jié)劑還包括其它元素cr或ni或ti或其混合物，粘結(jié)劑中co和其它元素的質(zhì)量比為1：0-2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種瓷磚切刀陶瓷刀頭材料的制備方法，其特征在于：步驟②中，所述的高能球磨機(jī)轉(zhuǎn)速500-800rad/min，球磨時(shí)間為1-10h，真空干燥箱烘干溫度為70℃。
5.根...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：齊亞麗，高興宇，李建奇，李天剛，劉辰雪，張淑艷，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：吉林工程職業(yè)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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