[发明专利]一种氧化锆增韧氧化铝刀具及其制备方法

说明书

本发明属于陶瓷材料成型技术领域，尤其涉及一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷刀具及其制备方法。本申请提供了一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷刀具的制备方法，包括将氧化锆增韧氧化铝复合陶瓷浆料进行光固化成型，得到成型坯体，将所述成型坯体进行真空排胶后空气排胶处理，然后进行高温烧结，得到所述氧化锆增韧氧化铝陶瓷刀具。用于解决现有技术制备的氧化锆增韧氧化铝陶瓷刀具精度低，成本高，周期长，且无法制备断屑槽或其它复杂形状的表面花纹的技术问题。

技术领域

本发明属于陶瓷材料成型技术领域，尤其涉及一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷刀具及其制备方法。

背景技术

高性能刀具材料及技术的需求不断增加，目前切削加工技术的发展趋势是向高速、高精度转变。但是过大的切削力及产生过多的热量阻碍了切削速度的提升，降低了刀具的切削性能，因此对加工刀具的性能要求也就更高。高速切削要求刀具材料在高温时能够依然保持良好的力学性能、化学稳定性以及抗粘接性能。先进陶瓷材料在高温时仍然能保持稳定的力学性能，满足高速切削的要求。

纯Al₂O₃陶瓷材料抗冲击能力差，抗弯强度较低，在切削时可能会产生微崩刃，而氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷具有高硬度、高耐磨等优异性能，ZTA陶瓷刀具在切削时侧面磨损小，适用于耐磨、耐腐蚀、高温稳定性和优异机械强度的应用场合，在切削产生的高温下可保持良好的稳定性。但是，传统机械加工制备复杂形状的氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷切削刀具时精度低、周期长、成本高，加工复杂形状断屑槽时非常困难或者完全无法制备。刀具的断屑槽不仅对切屑起着附加变形的作用，而且对切屑的形状和切屑的折断有着重要的影响。而断屑槽可靠与否，对正常生产与操作者安全以及刀具寿命、加工质量都有着重大影响。传统机械加工制备方法局限性限制了氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷刀具的推广应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷刀具及其制备方法，用于解决现有技术制备的氧化锆增韧氧化铝陶瓷刀具精度低，成本高，周期长，且无法制备断屑槽或其它复杂形状的表面花纹的技术问题。

本申请第一方面提供了一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷刀具的制备方法，包括步骤：

步骤1，将氧化铝粉体、氧化锆、陶瓷烧结助剂、光敏树脂、光引发剂球磨混合得到第一陶瓷浆料；

步骤2，将第一陶瓷浆料进行光固化成型，得到氧化锆增韧氧化铝陶瓷胚体。

步骤3，将所述氧化锆增韧氧化铝陶瓷坯体进行排胶处理，然后进行高温烧结，得到所述氧化锆增韧氧化铝陶瓷切削刀具；

所述二次排胶处理具体包括：在低温排胶炉中先进行真空排胶后再空气排胶。

优选的，所述氧化锆粉体为3Y-TZP粉体。

优选的，所述步骤1具体为：将氧化铝粉体、氧化锆粉体、陶瓷烧结助剂、光敏树脂、光引发剂球磨混合得到第一陶瓷浆料。

优选的，所述真空排胶处理具体包括：在真空条件下，将所述成型坯体以1-15℃/min的升温速率升温至550-750℃，保温时间为2-5h；所述空气排胶处理具体包括：在空气环境下，将所述成型坯体以1-15℃/min的升温速率升温至550-750℃，保温时间为2-5h。

优选的，所述高温烧结具体为：以1-15℃/min的第一升温速率升温至600～800℃后，再以1-20℃/min的第二升温速率升温至1500～1650℃，保温1.5～3h。

优选的，以重量份计，所述第一陶瓷浆料包括以下重量组份：

氧化铝80-90份；

氧化锆10-20份；

烧结助剂0-5份；

光敏树脂20-40份；

光引发剂0.1-6份。