一種納米陶瓷刀具及其制備方法技術

本發明專利技術涉及納米陶瓷刀具及其制備方法，該納米陶瓷刀具的組成可以是氧化釔穩定氧化鋯，包括氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鈦之中的一種或多種第三組分組成協同摻雜，其含量分別是：氧化鋯80~95wt%、氧化釔2~8wt%、氧化鋁0~20wt%、氧化鎂0~5wt%、氧化鈣0~4wt%、氧化鈦0~0.5wt%、其他稀土氧化物0~2wt%。該方法制備的納米陶瓷刀具生坯體在1300～1350℃煅燒后，理論密度達到99.7%，抗彎強度高、斷裂韌性好而且工藝簡單，易于規模化生產。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術涉及納米陶瓷刀具及其制備方法，該納米陶瓷刀具的組成可以是氧化釔穩定氧化鋯，包括氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鈦之中的一種或多種第三組分組成協同摻雜，其含量分別是：氧化鋯80~95wt%、氧化釔2~8wt%、氧化鋁0~20wt%、氧化鎂0~5wt%、氧化鈣0~4wt%、氧化鈦0~0.5wt%、其他稀土氧化物0~2wt%。該方法制備的納米陶瓷刀具生坯體在1300～1350℃煅燒后，理論密度達到99.7%，抗彎強度高、斷裂韌性好而且工藝簡單，易于規模化生產。【專利說明】本專利技術請求本 申請人:于2013年9月29日向中國國家知識產權局提交的申請號為CN201310451741.7，專利技術名稱為“”的中國專利技術專利申請的優先權，上述申請的全部內容以引用方式并入本文。
本專利技術涉及納米陶瓷刀具及其制備方法，屬于氧化鋯精細陶瓷材料
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技術介紹
氧化鋯復合陶瓷是二十世紀七十年代發展起來新型結構陶瓷。由于它具有十分優異的物理、化學性能，特別是添加少量的氧化釔、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁及其他稀土氧化物做穩定劑穩定ZrO2四方相，ZrO2復合陶瓷因具有很高的室溫抗彎強度和斷裂韌性而引起人們的廣泛關注，不僅在科研領域已經成為研究熱點，而且在工業生產中也得到了廣泛的應用。它是一類極有發展前途的新型結構陶瓷。氧化鋯復合陶瓷刀具有硬度高、耐腐蝕性強、化學穩定性好、高耐磨性等特點，外型美觀精致玉質感強，刃口鋒利無比，能切割鋼鐵等物質，能削出如紙一樣薄的肉片；硬度高，其耐磨性是金屬刀的60倍；切割很多東西后仍保持鋒利，不會與食物發生化學反應，產生異味；易清潔，完全無磁性；不生銹變色，健康環保。氧化鋯陶瓷刀作為寶石級陶瓷餐具深受人們的青睞，已經走進了千家萬戶。氧化鋯陶瓷刀具的成型方法也較多，有流涎法、溶膠凝膠法、凝膠法、注射成型、冷等靜壓等成型方法。鄧湘凌《超強超韌陶瓷刀具及其制作方法》公開了一種氧化鋯復合陶瓷刀具的制備方法，采用氧化鋯、氧化釔及其他稀土混合造粒，壓機壓制，低溫預燒，低溫熱處理，等離子燒結，打磨拋光。劉詩雨《涂布法制備氧化鋯陶瓷刀的方法》公開了一種用涂布法制備氧化鋯陶瓷刀的方法，以直徑為0.1-3.0um的含有3%mol Y2O3穩定劑的氧化鋯粉料采用流延成型制備氧化鋯陶瓷刀法。奧列格.葉夫根尼耶維奇.波羅丁科夫《以二氧化鋯為基的材料，由二氧化鋯為基的材料制成的外科切割工具，由二氧化鋯為基的材料制成的工具》公開了由二氧化鋯為基的材料制成的外科切割工具的制備方法。CN102260078A公開一種氧化鋯陶瓷，其包括基體、燒結助劑、氧化釹、添加劑；所述基體為氧化釔穩定的氧化鋯；所述添加劑選自氧化鋅、碳酸鋇和氟化鈣中一種或幾種；陶瓷制備方法包括(I)氧化釹預處理:將氧化釹顆粒加入到二乙醇胺溶液中浸泡，然后固液分離；(2)模壓燒結:將基材、步驟(1)處理后的氧化釹顆粒、燒結助劑、添加劑球磨混合，后模壓成形，再高溫燒結而成。該陶瓷被廣泛應用于如刀具等各個領域。目前氧化鋯陶瓷刀具的制作大部分都是將氧化鋯、氧化釔及其他添加劑混合球磨造粒，由于各組分是機械混合，導致材料中各組分分散不均，制備的刀具高溫煅燒會產生變形，嚴重影響刀具的韌性和強度。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種易于工業化大生產納米陶瓷刀具及其制備方法。該方法制備的納米陶瓷刀具粉體具有原始粒徑超細、分布范圍窄、組分分散均勻、團聚少、燒結活性高及流動性良好的性能該刀具超強度、高韌性、耐腐蝕、抗老化、玉質感強等特點。該方法制備的納米陶瓷刀具生坯體在1300~1350°C熱壓煅燒后，理論密度達到99.7%，刀具的抗彎強度、斷裂韌性分別達到1150~1400 M Pa、9~12 M Pa.m-2。而且工藝簡單、成本較低、易于規模化生產。本專利技術的氧化鋯納米陶瓷刀具材料，是由四方氧化鋯作基體，氧化釔作穩定劑。氧化鋯陶瓷在高溫冷卻時發生由t-Zr02 — H1-ZrO2的相轉變，氧化鋁的加入也有利于防止及減少氧化鋯相轉變時發生的體積收縮，能對氧化釔穩定氧化鋯的四方晶相起協同效應，提高其穩定效果，同時也能提高陶瓷刀具的燒結的致密度；氧化鋁彈性模量高，能提高材料的強度、硬度和耐磨性等力學性能；氧化鈦固融于氧化鋁和氧化鋯中可以降低材料的燒結溫度，縮短燒結時間，增強材料的抗熱震性能，提高陶瓷刀具的抗老化能力。實現上述目的所采取的技術方案: 一種納米陶瓷刀具，屬于氧化鋯復合陶瓷刀具材料，可以是氧化釔穩定四方氧化鋯，包括氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鐵之中的一種或多種第三組分組成摻雜體系協同穩定氧化鋯的四方晶相，提高了氧化鋯復合陶瓷刀具的抗老化能力。納米氧化鋯復合陶瓷刀具材料，其特征在于，其含量分別是:氧化錯8(T95wt%、氧化乾2、wt%、氧化招(T20wt%、氧化鎂O~5wt%、氧化韓0~4wt%、氧化鈦0~0.5wt%、其他稀土氧化物0~2wt%。一種納米刀具的制備方法，該納米陶瓷刀具制備方法包括:步驟1:以ZrOCl2.SH2O, Y2O3為原料同時加入第三組分組配成混合水溶液，攪拌下加入沉淀劑有機堿或無機堿，制得氫氧化物沉淀物；步驟2:將氫氧化物經微波水熱反應；步驟3:將納米粉體通過球磨攪拌；步驟4:洗滌、干燥造粒得到納米陶瓷刀具粉體；步驟5:將造粒粉進行干壓制得到坯體；步驟6:之后在等靜壓機致密化；步驟7:將壓實的坯體送入推板窯中第一次燒結；步驟8將第一次燒結的半成品放到熱壓爐二次成燒；步驟9:在打磨、拋光、開刃制得刀具成品。對材料測試方法: (1)采用透射電鏡(TEM)對納米粒子進行形貌分析； (2)掃描電鏡(SEM)觀察陶瓷刀斷口形貌； (3)陶瓷材料試驗機上用三點彎曲法測抗彎強度； (4)利用單邊切口梁法測定陶瓷刀具的斷裂韌性； (5)用維氏硬度計測定陶瓷刀具的硬度； (6)用阿幾米阿德排水法測陶瓷刀具的密度。與現有的技術相比本專利技術具有如下優點: 1、該專利技術所述的氧化鋯復合陶瓷刀具材料是以氧化釔穩定四方氧化鋯作為基體，包括氧化鋁、氧化鈰、氧化鐵、氧化鎂、氧化鈣、二氧化硅之中的一種或多種第三組分組成的摻雜體系協同增韌、穩定四方晶相氧化鋯；特別是添加微量的氧化鈦對氧化鋯復合陶瓷刀具的抗老化能力有明顯的提聞。2、該方法制備的納米陶瓷刀具粉體具有原始粒徑超細、分布范圍窄、組分分散均勻、團聚少、燒結活性高及流動性良好的性能。3、該刀具超強度、高韌性、耐腐蝕、抗老化、玉質感強等特點。該方法制備的納米陶瓷刀具生坯體在1300~1350°C熱壓煅燒后，理論密度達到99.7%，刀具的抗彎強度、斷裂韌性分別達到1150~1400 M Pa、9~12 M Pa.m-2。而且本專利技術工藝簡單、成本較低、易于規模化生產。【專利附圖】【附圖說明】下面結合附圖對本專利技術詳述 圖1實施例3中氧化鋯復合陶瓷刀具粉TEM圖。圖2實施例3中氧化鋯復合陶瓷刀具斷口的SEM照片。 【具體實施方式】為了更好地理解本專利技術，下面結合具體實施例對本專利技術作了詳細說明。下面結合實施例對本專利技術作進一步的說明，但并不作為對本專利技術限制的依據。實施例1 (1)以ZrOCl2.8H20、Y2O3為原料同時加入第三組分組配成混合水溶液，混合溶液中Zr4+濃度為0.8mol/L,各組本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種納米陶瓷刀具，其特征組成在于該納米陶瓷刀具的組成是氧化釔穩定氧化鋯，包括氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鈦之中的一種或多種第三組分組成協同摻雜，其含量分別是：氧化鋯80~95wt%、氧化釔2~8wt%、氧化鋁0~20wt%、氧化鎂0~5wt%、氧化鈣0~4wt%、氧化鈦0~0.5wt%、其他稀土氧化物0~2wt%。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：羅忠義，王恩遠，
申請(專利權)人：雅安遠創陶瓷有限責任公司，
類型：發明
國別省市：