纳米固体润滑剂与纳米陶瓷颗粒复合改性的刀具材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种纳米固体润滑剂与纳米陶瓷颗粒复合改性的刀具材料及其制备方法。该刀具材料原料体积百分比组成如下：微米碳化钛20-50%；纳米氟化钙5-15%；纳米氧化铝陶瓷颗粒3-6%；氧化镁0.5-1.5%；其余为微米氧化铝。制备方法包括：先配制纳米氟化钙和纳米氧化铝的分散液，混合后再将氧化镁、微米氧化铝和微米碳化钛加入其中，混合分散、球磨、干燥得粉料，再以热压法烧结。本发明将纳米陶瓷颗粒Al₂O₃和纳米固体润滑剂CaF₂成功引入陶瓷基体中，能兼顾力学性能和摩擦学特性，得到力学性能好、自润滑特性好的刀具材料。该刀具材料原料成本低，工艺简单，易于工业化生产。

主权项

1.一种复合改性的刀具材料的制备方法，采用纳米固体润滑剂氟化钙和纳米氧化铝陶瓷颗粒对Al₂O₃/TiC陶瓷刀具材料进行复合改性，以氧化镁为烧结助剂烧结制成，原料体积百分比组成如下：纳米氟化钙5-15%；纳米氧化铝陶瓷颗粒3-6%；微米碳化钛20-50%；氧化镁0.5-1.5%；其余为微米氧化铝；所述纳米氟化钙，粒径范围15-50nm；所述纳米氧化铝陶瓷颗粒，粒径范围140-160nm；所述微米碳化钛，平均粒径为1-2μm；所述微米氧化铝，平均粒径为1-2μm；制备步骤如下：（1）称取聚乙二醇，溶解于无水乙醇中，配制两份聚乙二醇含量为2-4g/L的分散液；按配比称取纳米氧化铝和纳米氟化钙，在超声和机械搅拌条件下，分别加入到配制的两份分散液中，得到纳米氧化铝分散液和纳米氟化钙分散液，超声搅拌20-30min；所述的纳米氧化铝分散液中，纳米氧化铝的含量为6.3-12.6g/L；所述的纳米氟化钙分散液中，纳米氟化钙的含量为6.9-20.7g/L；（2）将步骤（1）的纳米氧化铝分散液和纳米氟化钙分散液混合，并按配比将微米氧化铝、微米碳化钛和烧结助剂氧化镁加入混合溶液中，超声分散20-30min；得复合溶液；（3）将步骤（2）分散好的复合溶液加入球磨罐中，采用硬质合金球球磨48-72h，经过真空干燥24-36h后，采用200目筛过筛，得复合粉料，备用；（4）将步骤（3）的复合粉料加入石墨模具中，采用真空热压烧结技术，在烧结温度1550℃-1700℃、保温15-30min和热压25-30MPa条件下烧结，烧结完成后自然冷却。