[发明专利]一种自润滑陶瓷材料刀具的制备工艺

说明书

[技术领域]

本发明涉及一种刀具技术领域，具体是一种自润滑陶瓷材料刀具的制备工艺。

[背景技术]

在切削加工过程中，刀具的前、后刀面不断与切屑和工件接触，并发生剧烈摩擦，接触区处于高温、高压状态。发生在刀具上的摩擦与磨损会造成刀具损坏而失效，使切削无法进行；发生在工件上的剧烈摩擦则会使加工表面质量恶化。为减轻切削加工时的摩擦与磨损，目前普遍采用的方法是在切削加工中使用具有润滑作用的切削液。切削液的主要作用是改善切削过程的摩擦润滑状态，降低切削温度，从而延长刀具寿命、提高工件加工表面质量.但在切削(尤其是高速切削)高温作用下，采用切削液润滑存在以下问题：①在切削高温作用下，切削液中的添加剂难以与刀具表面发生作用而形成接触充分的边界膜：②随着切削温度的升高，切削液的粘性呈指数性下降，加上切削压力的作用，易造成微凸体直接接触；③高温环境下易发生液态润滑性能衰减.因此，对于高速切削等存在切削高温的加工场合，传统的切削液减摩润滑方法已难以满足加工要求。

[发明内容]

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高硬度、高韧性的叠层陶瓷刀具。

为实现上述目的，设计一种自润滑陶瓷材料刀具的制备工艺，其特征在于所述的工艺步骤为：(1)以水热沉淀法制的纳米铥锆陶瓷粉体，其组分及质量百分比含量为：氧化铥7％～38％，氧化锆62％～93％，(2)添加TiC复合后，球磨，(3)添加固体润滑剂，固体润滑剂颗粒陶瓷复合材料的半径比在0.225≤r/R≤0.419，(4)球磨后混合，(5)真空干燥，(6)装入石墨模具，(7)采用热压烧结工艺进行制备，烧结温度为1500℃-1700℃，保温时间40分钟。

本发明与现有技术相比，工艺流程简单，自润滑陶瓷刀具具有减摩、抗磨和润滑功能，省去冷却润滑系统，减少设备投资，避免切削液造成的环境污染，实现清洁化生产，降低生产成本。

[具体实施方式]

以下结合实施例对本发明作进一步说明。本发明的生产技术对本专业的人来说是容易实施的。

工艺步骤为：(1)以水热沉淀法制的纳米铥锆陶瓷粉体，其组分及质量百分比含量为：氧化铥7％～38％，氧化锆62％～93％，(2)添加TiC复合后，球磨，(3)添加固体润滑剂，固体润滑剂颗粒陶瓷复合材料的半径比在0.225≤r/R≤0.419，(4)球磨后混合，(5)真空干燥，(6)装入石墨模具，(7)采用热压烧结工艺进行制备，烧结温度为1500℃-1700℃，保温时间40分钟。

水热沉淀法为：步骤一，在聚丙烯材质的计量罐中将氧氯化锆溶解于水中，然后加热到60℃～80℃，随后加入氧化铥，直到氧化铥完全溶解，再加入尿素，搅拌，直到尿素完全溶解；步骤二，将步骤一中的溶液通过一根PVC塑料管道加入到搪瓷反应斧中，设计压力为1Mpa，设计温度为150℃，再加入丙烯酸酯，进行水热沉淀反应，得到Zr(OH)₄和Tm(OH)₃混合胶体；步骤三，反应完成后取出胶体，通过高速离心机，以转速16000转/分钟的速度洗涤，反复洗涤3-5次，直到用1mol/l硝酸银溶液检测，无氯离子为止。步骤四，将步骤三中的胶体糊状物通过隔膜泵打入打入喷雾干燥设备中，进行干燥，直到将粉体中水分完全烘干。步骤五，将步骤四中烘干的粉体移入管道式旋转煅烧炉中，使粉体平铺在有一定倾斜角度的石英玻璃的管壁上。这样可以最小程度的减小粉体的团聚。煅烧温度在600℃-800℃之间。步骤六，将煅烧后的粉体以1∶1的混合比例与纯水混合，并加入分散剂聚乙二醇20000。用高速球磨机进行球磨2-3小时。步骤九，将球磨后的浆料送入喷雾造粒机中进行造粒，进口温度在200-250℃之间，出料口温度在100-150℃之间。