一种切割刀片用陶瓷及其制备方法

摘要

一种切割刀片用陶瓷，由下列重量份的原料制成：Fe3O41-1.4、Al2O321-26、CaO8-12、MgO3-5、光伏硅切割固体废料64-68、碳化硅20-30、氧化钠1-2、硅砂11-15、三异丙醇胺3-5、十二烷基三甲基氯化铵1-2、3-5%盐酸溶液100-120、去离子水适量、聚丙烯酸1-1.4、聚乙二醇0.7-1.2、乙二醇适量、耐磨助剂3-4；本发明的陶瓷使用了光伏硅切割固体废料，成本低，耐磨性好，导热性好，不易粉化，使用寿命长；通过使用本发明的耐磨助剂，能够增加陶瓷的表面光滑性、耐磨性和耐热性。

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷切削刀具材料领域，尤其涉及一种切割刀片用陶瓷及其制备方法。

背景技术

    陶瓷切削工具具备了高硬度、高密度、耐高温，抗磁化、抗氧化、耐腐蚀性强、化学稳定性好、高耐磨性等特点，是高速钢等传统切削工具良好的替代品，解决了钼、镍等资源稀缺的问题。但是目前陶瓷切削材料还是存在成本较高，韧性不够、脆性大、硬度参差不齐、散热性差、自润滑性不好等问题，需要解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种切割刀片用陶瓷及其制备方法，该陶瓷成本低，耐磨性好，导热性好，不易粉化，使用寿命长。

本发明的技术方案如下：

一种切割刀片用陶瓷，其特征在于由下列重量份的原料制成：Fe3O4 1-1.4、Al2O3 21-26、CaO8-12、MgO3-5、光伏硅切割固体废料64-68、碳化硅20-30、氧化钠1-2、硅砂11-15、三异丙醇胺3-5、十二烷基三甲基氯化铵1-2、3-5%盐酸溶液100-120、去离子水适量、聚丙烯酸1-1.4、聚乙二醇0.7-1.2、乙二醇适量、耐磨助剂3-4；

所述耐磨助剂由下列重量份的原料制成：纳米石墨0.3-0.5、磷酸锆1-1.3、纳米氧化锆1-1.3、氧化钙0.4-0.5、氢氧化镁0.4-0.6、磷酸1-2、二硫化钼1-2、氧化铝2-3、高岭土0.4-0.8、丙烯酸酯1-2、过硫酸铵0.2-0.3、纳米碳0.7-0.9、水10-12、聚乙二醇0.4-0.6；制备方法为：将丙烯酸酯、聚乙二醇加入水中，搅拌均匀，再加入氧化钙、氢氧化镁、磷酸、氧化铝、高岭土、过硫酸铵，加热至70-80℃，搅拌反应20-30分钟，再加入其他剩余成分，搅拌10-20分钟，超声分散6-8分钟，过滤，烘干，粉碎，过40目筛，在氮气氛围下，1380-1440℃下煅烧30-40分钟，粉碎，过40目筛，即得。

所述切割刀片用陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将光伏硅切割固体废料球磨，除杂，过300目筛，加入3-5%盐酸溶液，加热至70-80℃，搅拌30-40分钟，过滤，洗涤至中性，过滤，得到颗粒；

（2）将Fe3O4 、Al2O3、CaO、MgO、碳化硅、硅砂混合，球磨，过250目筛，得到颗粒；

（3）将十二烷基三甲基氯化铵、三异丙醇胺与前两步得到的颗粒混合，加入23-28%重量份的去离子水、3-5%重量份的乙二醇，混合成泥状，送入球磨机中球磨2-3个小时，干燥，送入煅烧炉中，在600-700℃下煅烧1-2小时，取出粉碎，过300目筛，得到颗粒；

（4）将第（3）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2-3小时，在110-120℃下烘干，过40目筛，在1580-1640℃下热压，热压压力为20-30MPa，热压时间为50-60分钟，即得。

本发明的有益效果

本发明的陶瓷使用了光伏硅切割固体废料，成本低，耐磨性好，导热性好，不易粉化，使用寿命长；通过使用本发明的耐磨助剂，能够增加陶瓷的表面光滑性、耐磨性和耐热性。

具体实施方式

一种切割刀片用陶瓷，由下列重量份(公斤)的原料制成：Fe3O4 1.2、Al2O3 23、CaO10、MgO4、光伏硅切割固体废料66、碳化硅26、氧化钠1.5、硅砂13、三异丙醇胺4、十二烷基三甲基氯化铵1.4、4%盐酸溶液110、去离子水适量、聚丙烯酸1.2、聚乙二醇1、乙二醇适量、耐磨助剂3.5；

所述耐磨助剂由下列重量份（公斤）的原料制成：纳米石墨0.4、磷酸锆1.2、纳米氧化锆1.2、氧化钙0.5、氢氧化镁0.5、磷酸1.5、二硫化钼1.5、氧化铝2.5、高岭土0.6、丙烯酸酯1.5、过硫酸铵0.2、纳米碳0.8、水11、聚乙二醇0.5；制备方法为：将丙烯酸酯、聚乙二醇加入水中，搅拌均匀，再加入氧化钙、氢氧化镁、磷酸、氧化铝、高岭土、过硫酸铵，加热至75℃，搅拌反应25分钟，再加入其他剩余成分，搅拌15分钟，超声分散7分钟，过滤，烘干，粉碎，过40目筛，在氮气氛围下，1400℃下煅烧35分钟，粉碎，过40目筛，即得。

所述切割刀片用陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）将光伏硅切割固体废料球磨，除杂，过300目筛，加入4%盐酸溶液，加热至75℃，搅拌35分钟，过滤，洗涤至中性，过滤，得到颗粒；

（2）将Fe3O4 、Al2O3、CaO、MgO、碳化硅、硅砂混合，球磨，过250目筛，得到颗粒；

（3）将十二烷基三甲基氯化铵、三异丙醇胺与前两步得到的颗粒混合，加入25%重量份的去离子水、4%重量份的乙二醇，混合成泥状，送入球磨机中球磨2.5个小时，干燥，送入煅烧炉中，在650℃下煅烧1.5小时，取出粉碎，过300目筛，得到颗粒；

（4）将第（3）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2.5小时，在115℃下烘干，过40目筛，在1630℃下热压，热压压力为24MPa，热压时间为55分钟，即得。

实验数据：

该实施例陶瓷的维氏硬度为97GPa，抗弯强度为1028MPa，断裂韧性为17MPa·m^1/2。