一種納米陶瓷刀具的配方及其制備方法
【專利摘要】本發明屬于陶瓷領域，具體涉及一種納米陶瓷刀及其制備方法。該納米陶瓷刀具的配方使用1000?1500目的納米級氧化物、氮化物等粉體材料混合配制成陶瓷刀的基礎原料，由於納米級粉體材料本身的微細分子，在壓制陶瓷刀坯體時可以使密度增加，制得具有高硬度、高強度、高韌性的納米陶瓷刀；在制造時配料依次經過混合配料、壓制坯體、坯體排膠、刀片成型、刀口刃磨以及試刀等工藝，采用氣氛保護燒結和熱等靜壓處理技術，使混合材料的結構產生變化，提高陶瓷刀具耐磨性，延長刀具的切削壽命，其抗彎強度可達到750?1200Mpa，具有良好的抗沖擊能力，進行銑、刨、鏜削更能顯示其特性，且能抑菌抗氧化，避免讓刀具上產生污垢和霉菌。
【專利說明】一種納米陶瓷刀具的配方及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于陶瓷領域，具體涉及一種具高硬度、高強度，高韌性、能抑菌抗氧化的 納米陶瓷刀及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著陶瓷工藝的精進與成熟，陶瓷與納米材料的混合可以讓陶瓷和科技結合，制 造出耐磨堅硬的陶瓷刀具，陶瓷刀使用精密陶瓷高壓研制而成，作為現代高科技的產物，具 有傳統金屬刀具所無法比擬的優點，但是很多陶瓷刀僅僅扛著納米材料的旗幟宣稱具有納 米神奇的功效來抬高產品的價格，卻不是真正使用納米技術或材料來制成產品。
[0003] 申請公布號為CN103708832A公開了一種納米陶瓷刀具，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 %、氧化興0_4wt %、氧化鈦〇-〇. 5wt %、其他稀土氧化物0_2wt %。
[0004] 該種納米陶瓷刀具，以氧化釔穩定四方氧化鋯作為基體，經過一次燒結或二次燒 結過程，所制成的陶瓷刀具因材料性、技術性問題，仍有許多改善的空間，如：陶瓷刀具厚度 不均、重量不容易控制、刀刃鋒利不足、韌度不夠，容易碎裂、不能剁硬物等等，另外使用該 種材料制得的陶瓷刀具價格昂貴、推廣困難。
【發明內容】
[0005] 為了解決上述問題，本發明提供了一種具高硬度、高強度、高韌性且能抑菌抗氧化 的納米陶瓷刀具的配方及其制備方法，具體方案如下：
[0006] -種納米陶瓷刀具的配方，其特征在于，
[0007] 所述納米陶瓷刀具的配方為1000?1500目的納米級粉體材料；
[0008] 按照重量比,納米級粉體材料的組成如下：ZrO2占40?60%、A120 3占20?30%; Si3N4b25?40%、Ti02b2?10%、Mnb0.05?0.1%、Sib0.05?0.1%、Sbl.00? I. 20%、P 占 0· 05 ?0· 60%。
[0009] 優化的，按照重量比，納米級粉體材料的組成如下：ZrO2占44%、Al 2O3占21% ; Si3N4 占 28%、Ti02 占 5· 4%、Mn 占 0· 08%、Si 占 0· 07%、S 占 I. 15%、P 占 0· 3%。
[0010] 優化的，按照重量比，納米級粉體材料的組成如下：ZrO2占40%、Al 2O3占20% ; Si3N4 占 30%、Ti02 占 8· 3%、Mn 占 0· 05%、Si 占 0· 05%、S 占 I. 05%、P 占 0· 55%。
[0011] 優化的，按照重量比，納米級粉體材料的組成如下：ZrO2占50%、Al 2O3占20% ; Si3N4 占 25%、Ti02 占 3%、Mn 占 0· l%、Si 占 0· 1%、S 占 I. 2%、P 占 0· 60%。
[0012] 優化的，按照重量比，納米級粉體材料的組成如下：ZrO2占50%、Al 2O3占20% ; Si3N4 占 25%、Ti02 占 3· 75%、Mn 占 0· 07%、Si 占 0· 08%、S 占 I. 00%、P 占 0· 1%。
[0013] 一種納米陶瓷刀具的制備工藝，其特征在于，采用上述任意一項所述的納米陶瓷 刀具的配方，包括以下步驟：
[0014] 步驟I，混合配料，根據配方稱量粉料并充分混合均勻，制成混合納米粉體材料；
[0015] 步驟2,壓制坯體，以200?400噸的高壓將步驟1制得的納米粉體材料壓制成刀 具坯體；
[0016] 步驟3,坯體排膠，將步驟2所制得的刀具坯體進行脫膠處理；
[0017] 步驟4,刀片成型，刀具坯體經過氣氛保護燒結與熱等靜壓處理后得到陶瓷刀片；
[0018] 步驟5,刀口刃磨，將陶瓷刀片刀刃做磨利處理；
[0019] 步驟6,試刀，對于不同批次、不同時間生產的陶瓷刀片，除監控其性能指標外，在 出廠前還應進行試刀，以檢驗刀片的切削性能。
[0020] 進一步的，步驟1中粉料混合均勻依次經過球磨、振磨、球磨、加膠、球磨的混料制 程，將粉料磨成1000?1500目的納米級粉體材料。
[0021] 進一步的，步驟4中氣氛保護燒結的溫度為800?1380°C。
[0022] 由上述描述可知，本發明提供了一種納米陶瓷刀具的配方及制作工藝，該納米陶 瓷刀具的配方使用1000?1500目的納米級氧化物、氮化物等粉體材料混合配制成陶瓷刀 的基礎原料，制得具有高硬度、高強度、高韌性的納米陶瓷刀，由於納米級粉體材料本身的 微細分子，在壓制陶瓷刀坯體時可以使密度增加；在制造時配料依次經過混合配料、壓制坯 體、坯體排膠、刀片成型、刀口刃磨以及試刀等工藝，采用氣氛保護燒結和熱等靜壓處理技 術，使混合材料的結構產生變化，提高陶瓷刀具耐磨性，延長刀具的切削壽命，其抗彎強度 可達到750?1200Mpa，具有良好的抗沖擊能力，進行銑、刨、鏜削更能顯示其特性，且能抑 菌抗氧化，避免讓刀具上產生污垢和霉菌。
【具體實施方式】
[0023] 為了更好的理解本發明的技術方案，下面對本發明的技術方案進行進一步的描 述。
[0024] 本發明公開了一種納米陶瓷刀具的配方，其特征在于，
[0025] 所述納米陶瓷刀具的配方為1000?1500目的納米級粉體材料；
[0026] 按照重量比,納米級粉體材料的組成如下：ZrO2占40?60 %、A1203占20?30%; Si3N4b25?40%、Ti02b2?10%、Mnb0.05?0.1%、Sib0.05?0.1%、Sbl.00? I. 20%、P 占 0· 05 ?0· 60%。
[0027] 因納米級的粉體材料孔目非常小，使燒結后的陶瓷刀能具有高硬度、高強度、高韌 性且能抗氧化性。
[0028] 依產品需求的不同，孔目尺寸可以在較寬的范圍變化，形狀多樣，孔壁組成和性質 可調控；依據各種不同的需求調整納米級粉體配方料之內容和配方比率，可以控制制成后 刀刃的硬度、強度與韌度。具體的實施例如下：
[0029] 具體實施例一，納米陶瓷刀具的配方為1050目的納米級粉體材料，按照重量比， 納米級粉體材料的組成如下=ZrO 2占44%、Al2O3占21% ;Si3N4占28%、TiO2占5. 4%、Mn 占 0.08%、Si 占 0.07%、S 占 L 15%、P 占 0.3%。
[0030] 具體實施例二，納米陶瓷刀具的配方為1200目的納米級粉體材料，按照重量比， 納米級粉體材料的組成如下：Zr0 2占40%、Al2O3占20% ;Si3N4占30%、TiO2占8. 3%、Mn 占 0.05%、Si 占 0.05%、S 占 L 05%、P 占 0.55%。
[0031] 具體實施例三，按納米陶瓷刀具的配方為1380目的納米級粉體材料，照重量比， 納米級粉體材料的組成如下=ZrO 2占50 %、Al2O3占20 % ;Si3N4占25 %、TiO2占3 %、Mn占 0· l%、Si 占 0· 1%、S 占 I. 2%、P 占 0· 60%。
[0032] 具體實施例四，按納米陶瓷刀具的配方為1430目的納米級粉體材料，按照重量 t匕，納米級粉體材料的組成如下：ZrO2占50%、A1203占20%;Si 3N4占25%、Ti02占3. 75%、 Mn 占 0· 07%、Si 占 0· 08%、S 占 I. 00%、P 占 0· 1%。
[0033] 該種納米陶瓷刀具的制備步驟如下：
[0034] 步驟1，混合配料，根據配方取Zr02、A120 3、Si3N4、Ti02、Mn、Si、S、P等材料稱量并 充分均勻混合，經過球磨一振磨一球磨一加膠一球磨等混料制程，將材料磨成1000?1500 目的納米級粉體材料；
[0035] 步驟2,壓制坯體，以200?400噸的高壓成形壓制上述之納米粉體材料成陶瓷刀 坯體；
[0036] 步驟3,坯體排膠，將步驟2所制得的刀具坯體進行脫膠處理；
[0037] 步驟4,刀片成型，刀具坯體在經過800?1380°C氣氛保護燒結與熱等靜壓處理后 得到陶瓷刀片；
[0038] 步驟5,刀口刃磨，將陶瓷刀片刀刃做磨利處理；
[0039] 步驟6,試刀，對于不同批次、不同時間生產的陶瓷刀片，除監控其性能指標外，在 出廠前還應進行試刀，以檢驗刀片的切削性能。
[0040] 基于其結構的優異特性，經過優化混合條件的納米級粉體材料配制燒結成陶瓷 刀，以上述工藝可制備一種具高硬度、高強度、高韌性且能抑菌抗氧化的納米陶瓷刀，由於 納米級粉體材料本身的微細分子，在壓制陶瓷刀坯體時可以使密度增加，采用氣氛保護燒 結和熱等靜壓處理技術，使混合材料的結構產生變化，提高陶瓷刀具耐磨性，延長刀具的切 削壽命，其抗彎強度可達到750?1200Mpa，具有良好的抗沖擊能力，進行銑、刨、鏜削更能 顯示其特性，且能抑菌抗氧化，避免讓刀具上產生污垢和霉菌。
[0041] 以上所述，僅為本發明較佳實施例而已，故不能以此限定本發明實施的范圍，即依 本發明申請專利范圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋的范 圍內。
【權利要求】
1. 一種納米陶瓷刀具的配方，其特征在于， 所述納米陶瓷刀具的配方為1000?1500目的納米級粉體材料； 按照重量比，納米級粉體材料的組成如下：ZrO2占40?60%、A1203占20?30%;Si 3N4 占 25 ?40 %、TiO2 占 2 ?10 %、Mn 占 0· 05 ?0· 1 %、Si 占 0· 05 ?0· 1 %、S 占 L 00 ? I. 20%、P 占 0· 05 ?0· 60%。
2. 根據權利要求1所述的納米陶瓷刀具的配方，其特征在于，按照重量比，納米級粉體 材料的組成如下：ZrO2 占 44%、Al2O3 占 21% ;Si3N4 占 28%、TiO2 占 5. 4%、Mn 占 0· 08%、 Si 占 0· 07%、S 占 L 15%、P 占 0· 3%。
3. 根據權利要求1所述的納米陶瓷刀具的配方，其特征在于，按照重量比，納米級粉體 材料的組成如下：ZrO2 占 40%、Al2O3 占 20% ;Si3N4 占 30%、TiO2 占 8. 3%、Mn 占 0· 05%、 Si 占 0· 05%、S 占 L 05%、P 占 0· 55%。
4. 根據權利要求1所述的納米陶瓷刀具的配方，其特征在于，按照重量比，納米級粉體 材料的組成如下：ZrO2 占 50%、A1203 占 20%;Si3N4 占 25%、Ti02 占 3%、Mn 占 0. l%、Si 占 0· 1%、S 占 I. 2%、P 占 0· 60%。
5. 根據權利要求1所述的納米陶瓷刀具的配方，其特征在于，按照重量比，納米級粉體 材料的組成如下：ZrO2 占 50%、Al2O3 占 20% ;Si3N4 占 25%、TiO2 占 3. 75%、Mn 占 0· 07%、 Si 占 0· 08%、S 占 I. 00%、P 占 0· 1%。
6. -種納米陶瓷刀具的制備工藝，其特征在于，采用權利要求1-5任意一項所述的納 米陶瓷刀具的配方，包括以下步驟： 步驟1，混合配料，根據配方稱量粉料并充分混合均勻，制成混合納米粉體材料； 步驟2,壓制坯體，以200?400噸的高壓將步驟1制得的納米粉體材料壓制成刀具坯 體； 步驟3,坯體排膠，將步驟2所制得的刀具坯體進行脫膠處理； 步驟4,刀片成型，刀具坯體經過氣氛保護燒結與熱等靜壓處理后得到陶瓷刀片； 步驟5,刀口刃磨，將陶瓷刀片刀刃做磨利處理； 步驟6,試刀，對于不同批次、不同時間生產的陶瓷刀片，除監控其性能指標外，在出廠 前還應進行試刀，以檢驗刀片的切削性能。
7. 根據權利要求6所述的納米陶瓷刀具的制備工藝，其特征在于：所述步驟1中粉料 混合均勻依次經過球磨、振磨、球磨、加膠、球磨的混料制程，將粉料磨成1000?1500目的 納米級粉體材料。
8. 根據權利要求6所述的納米陶瓷刀具的制備工藝，其特征在于：所述步驟4中氣氛 保護燒結的溫度為800?1380°C。
【文檔編號】C04B35/488GK104211393SQ201410467046
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月12日 優先權日:2014年9月12日
【發明者】謝文富 申請人:福建省博創生化有限責任公司