[发明专利]一种添加纳米包覆型固体润滑剂的Al2

说明书

本发明公开了一种添加纳米包覆型固体润滑剂的Al₂O₃/Ti(C,N)纳米基陶瓷刀具材料及其制备方法，由以下组分组成：纳米CaF₂@Al₂O₃粉体1～30％，MgO 0.1～3％，Ti(C,N)1～55％，余量为Al₂O₃，％为体积百分数；其中，Ti(C,N)的平均粒径为50～200nm；A1₂O₃的平均粒径为50～500nm；MgO的平均粒径为0.1～5μm；纳米CaF₂@Al₂O₃粉体的平均直径为20～100nm。本发明所添加纳米包覆型固体润滑剂的Al₂O₃/Ti(C,N)纳米复合陶瓷刀具材料制备的刀具有高硬度、高断裂韧性和高强度的特点，有效的改善了自润滑的陶瓷刀具力学性能较差的缺点。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷刀具材料及其制备方法，特别涉及一种添加纳米包覆型固体润滑剂的Al₂O₃/Ti(C,N)纳米基陶瓷刀具材料及其制备方法。

技术背景

陶瓷刀具因其固有的高硬度、较好的稳定性使得它在切削加工领域具有重要的地位。而自润滑陶瓷刀具材料因其在整个刀具切削寿命内都具有较低的摩擦系数，尤其是在高速干切削领域，自润滑陶瓷刀具材料有着得天独厚的优势。而通过合理的设计可以实现自润滑刀具减摩和耐磨的统一。氟化钙是一种可应用于自润滑刀具的固体润滑剂，可以使刀具达到一定切削温度时具较低的摩擦系数，在切削过程中表现出较好的润滑效果。但是如果直接添加固体氟化钙材料，刀具材料的机械性能会受到严重损害，因此，寻求一种合理的设计方法来提高自润滑刀具的性能成为目前的研究热点，这也是自润滑刀具迫切需要解决的问题。

中国专利文件CN1583660A提供一种自润滑陶瓷刀具，其采用固体润滑剂直接加入到陶瓷刀具基体，使刀具材料获得较低的摩擦系数，但刀具材料的硬度等机械性能有了较大的降低，整体性能不尽如人意。CN104962110A采用镍硼包覆氟化钙复合粉体，将该粉体应用于自润滑陶瓷刀具，获得了较好的断裂韧性和抗弯强度。中国专利文件CN104045325A 涉及一种添加包覆型氟化钙粉末的自润滑刀具材料，其采用的是微米级氟化钙，核壳结构使刀具性能有了一定的提高。但微米润滑相的添加仍然在一定程度上影响了刀具的整体性能。中国专利文件CN103011784A将纳米固体润滑剂CaF₂成功引入陶瓷基体晶粒的内部，改善了自润滑陶瓷刀具的性能，获得了高性能纳米复合氧化铝基自润滑刀具材料，但在刀具烧结过程中，纳米氟化钙又存在着团聚和生长过大的情况，并且存在于晶界的纳米氟化钙会一定程度上影响刀具的性能。

采取合适的研究思路使纳米相在刀具烧结的过程中不至于团聚和严重生长，使纳米相均匀弥散到刀具基体的晶体内部，使烧结后的纳米复合陶瓷刀具材料具有优异的机械性能，这是纳米复合陶瓷刀具研究的关键问题之一。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种添加纳米包覆型固体润滑剂的Al₂O₃/Ti(C,N)纳米基陶瓷刀具材料及其制备方法。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种添加纳米包覆型固体润滑剂的Al₂O₃/Ti(C,N)纳米基陶瓷刀具材料，由以下组分组成：

纳米CaF₂@Al₂O₃粉体1～30％，MgO 0.1～3％，Ti(C,N)1～55％，余量为Al₂O₃，％为体积百分数；