一种碳化硅切削陶瓷材料及其制备方法技术

一种碳化硅切削陶瓷材料，由下列重量份的原料制成：硅酸锆13-16、白土6-9、氧化铍3-5、黄土5-7、碳化硅65-72、碳化硼微粉20-30、硼酸2-3、碳酸锂2-3、氢氧化锂1-2、磷酸锂2-3、硅烷偶联剂kh-550 0.6-0.9、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；本发明专利技术的陶瓷添加了氧化铍、硅酸锆，增加了陶瓷的耐热性能；通过添加碳酸锂、氢氧化锂、磷酸锂，减小了热膨胀系数，该陶瓷制作的刀具，经久耐磨，不易断裂，是机械加工领域不可多得的好材料；通过使用本发明专利技术的抗磨助剂，能够增加陶瓷的耐磨性和耐热性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及陶瓷刀具材料领域，尤其涉及。
技术介绍
随着新技术革命的发展，要求不断提高切削加工生产率和降低生产成本，特别是数控机床的发展，要求开发比硬质合金刀具切速更高、更耐磨的新型刀具。日前各种高强度、高硬度、耐腐蚀、耐磨和耐高温的难以切削的新材料日益增多。据文献估计，这类材料己占国际上加工总数的50%以上.，硬质合金刀具对其中不少新材料的加工难以胜任。另一方面，现在国际上硬质合金产量己达20000-25 000 to每年消耗大量的金属，如W、Co、Ta和Nb等。这些金属的矿产资源正日益减少，价格上涨，按日前消耗速度，用不了几十年.有些资源将耗尽。陶瓷刀具就是在这样的背景下发展起来的。 目前陶瓷刀具以氧化锆陶瓷、氧化铝、氮化铝等陶瓷应用最为广泛，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、高耐磨性好等特点，但是这些陶瓷成本高，还需要进一步研宄新的材料，降低成本，还要提高陶瓷韧性、散热性、抗热震性、抗磨性等性能，以适应不断发展的技术要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该陶瓷耐热性能好，热膨胀系数小，该陶瓷制作的刀具，经久耐磨，不易断裂，是机械加工领域不可多得的好材料。 本专利技术的技术方案如下:一种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:硅酸锆13-16、白土 6-9、氧化铍3-5、黄土 5-7、碳化硅65-72、碳化硼微粉20-30、硼酸2-3、碳酸锂2-3、氢氧化锂1-2、磷酸锂2-3、硅烷偶联剂kh-550 0.6-0.9、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:硼酸镁晶须1.3-1.5、硼酸酯偶联剂0.2-0.4、三氯化锑0.3-0.5、尿素0.4-0.5、硼酸铝晶须0.8-1.2、纳米微晶纤维素0.2-0.4、Y2Si207晶须1-2、氧化锡0.2-0.3、纳米石墨0.4-0.8、1_2%盐酸溶液适量、水适量；制备方法为:将三氯化锑、尿素、纳米微晶纤维素、氧化锡加入8-10重量份的水中，磁力搅拌20-25分钟，加入硼酸镁晶须、硼酸铝晶须、Y2Si207晶须继续搅拌2-3个小时，再加入硼酸酯偶联剂，加热至70-80°C，搅拌反应20-30分钟，再加入纳米石墨，搅拌20-30分钟，在120_130°C油浴中搅拌至干燥，送入煅烧炉，在氮气氛围中，700-800 °C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40目筛，即得。 所述碳化硅切削陶瓷材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤:(I)将白土、黄土、硅酸锆混合后球磨，过250目筛，加入4-5倍重量份的水，搅拌后加入硅烷偶联剂kh-550，加热至70-80°C，搅拌10-15分钟，再加入碳化硼微粉、硼酸，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°C下煅烧40-50分钟，粉碎，过200目筛，得到颗粒;(2)将硅酸锆、氧化铍、碳化硅、碳酸锂、氢氧化锂、磷酸锂混合，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°C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1610-1670°C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。 本专利技术的有益效果本专利技术的陶瓷添加了氧化铍、硅酸锆，增加了陶瓷的耐热性能；通过添加碳酸锂、氢氧化锂、磷酸锂，减小了热膨胀系数，该陶瓷制作的刀具，经久耐磨，不易断裂，是机械加工领域不可多得的好材料；通过使用本专利技术的抗磨助剂，能够增加陶瓷的耐磨性和耐热性。 【具体实施方式】 一种碳化硅切削陶瓷材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:硅酸锆15、白土8、氧化铍4、黄土 6、碳化硅68、碳化硼微粉25、硼酸2.5、碳酸锂2.5、氢氧化锂1.5、磷酸锂 2.5、硅烷偶联剂kh-550 0.7、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:硼酸镁晶须1.4、硼酸酯偶联剂0.3、三氯化锑0.4、尿素0.4、硼酸铝晶须1、纳米微晶纤维素0.3、Y2Si207晶须1.5、氧化锡0.3、纳米石墨0.6、1.5%盐酸溶液适量、水适量；制备方法为:将三氯化锑、尿素、纳米微晶纤维素、氧化锡加入9重量份的水中，磁力搅拌23分钟，加入硼酸镁晶须、硼酸铝晶须、Y2Si207晶须继续搅拌2.5个小时，再加入硼酸酯偶联剂，加热至75°C，搅拌反应25分钟，再加入纳米石墨，搅拌25分钟，在125°C油浴中搅拌至干燥，送入煅烧炉，在氮气氛围中，750°C下煅烧55分钟，加入2.5倍重量份的1.5%盐酸溶液洗涤2.5次，水洗至中性，烘干，粉碎，过40目筛，即得。 所述碳化硅切削陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤:(1)将白土、黄土、硅酸锆混合后球磨，过250目筛，加入4。5倍重量份的水，搅拌后加入硅烷偶联剂kh-550，加热至75°C，搅拌13分钟，再加入碳化硼微粉、硼酸，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°C下煅烧45分钟，粉碎，过200目筛，得到颗粒；(2)将硅酸锆、氧化铍、碳化硅、碳酸锂、氢氧化锂、磷酸锂混合，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°C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1650°C下热压，热压压力为28MPa，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94GPa，抗弯强度为1198MPa，断裂韧性为12MPa.m1/2。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种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：硅酸锆13‑16、白土6‑9、氧化铍3‑5、黄土5‑7、碳化硅65‑72、碳化硼微粉20‑30、硼酸2‑3、碳酸锂2‑3、氢氧化锂1‑2、磷酸锂2‑3、硅烷偶联剂kh‑550 0.6‑0.9、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：硼酸镁晶须1.3‑1.5、硼酸酯偶联剂0.2‑0.4、三氯化锑0.3‑0.5、尿素0.4‑0.5、硼酸铝晶须0.8‑1.2、纳米微晶纤维素0.2‑0.4、Y2Si2O7晶须1‑2、氧化锡0.2‑0.3、纳米石墨0.4‑0.8、1‑2%盐酸溶液适量、水适量；制备方法为：将三氯化锑、尿素、纳米微晶纤维素、氧化锡加入8‑10重量份的水中，磁力搅拌20‑25分钟，加入硼酸镁晶须、硼酸铝晶须、Y2Si2O7晶须继续搅拌2‑3个小时，再加入硼酸酯偶联剂，加热至70‑80℃，搅拌反应20‑30分钟，再加入纳米石墨，搅拌20‑30分钟，在120‑130℃油浴中搅拌至干燥，送入煅烧炉，在氮气氛围中，700‑800℃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40目筛，即得。...

【技术特征摘要】
1.一种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:硅酸锆13-16、白土 6-9、氧化铍3-5、黄土 5-7、碳化硅65-72、碳化硼微粉20-30、硼酸2-3、碳酸锂2-3、氢氧化锂1-2、磷酸锂2-3、硅烷偶联剂kh-550 0.6-0.9、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:硼酸镁晶须1.3-1.5、硼酸酯偶联剂0.2-0.4、三氯化锑0.3-0.5、尿素0.4-0.5、硼酸铝晶须0.8-1.2、纳米微晶纤维素0.2-0.4、Y2Si207晶须1-2、氧化锡0.2-0.3、纳米石墨0.4-0.8、1_2%盐酸溶液适量、水适量；制备方法为:将三氯化锑、尿素、纳米微晶纤维素、氧化锡加入8-10重量份的水中，磁力搅拌20-25分钟，加入硼酸镁晶须、硼酸铝晶须、Y2Si207晶须继续搅拌2-3个小时，再加入硼酸酯偶联剂，加热至70-80°C，搅拌反应20-30分钟，再加入纳米石墨，搅拌20-30分钟，在120_130°C油浴中搅拌至干燥，送入煅烧炉，在氮气氛围中，700-800 °C下煅烧50-...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚侃，
申请(专利权)人：合肥大安印刷有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34