專利名稱：一種陶瓷/金屬陶瓷刀具的深冷處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料熱處理工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及到刀具的熱處理，特別涉及到陶瓷/ 金屬陶瓷成品刀片的深冷處理方法。
背景技術(shù)：
深冷處理，又稱超低溫處理，是指用冷卻介質(zhì)把材料按一定速率冷卻到-130°C -196°C以下，冷凍一段時間后，再將材料以一定速率升溫到室溫的處理方法。 深冷處理在黑色金屬、有色金屬、金屬合金、碳化物、塑料、硅酸鹽等材料領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，可以顯著提高材料的力學性能和使用壽命、穩(wěn)定尺寸、改善均勻性、減小變形，而且操作簡便、不破壞工件、無污染、成本低，具有良好的發(fā)展前景。陶瓷材料以其優(yōu)異的耐熱性、耐磨性和化學穩(wěn)定性成為目前一種最有前途的高速切削刀具材料，在生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用前景。在高速切削領(lǐng)域和切削難加工材料方面扮演著越來越重要的角色。且由于它具有耐高溫、耐磨、抗高溫蠕變、導熱系數(shù)低、熱膨脹系數(shù)低、耐化學腐蝕性好等特點，在其他材料性能不能滿足要求的條件下而得到廣泛的應(yīng)用。近年來，陶瓷刀具產(chǎn)業(yè)取得了快速的發(fā)展，現(xiàn)代陶瓷刀具材料多為復合材料。目前應(yīng)用于刀具的陶瓷材料主要為氧化鋁系、氮化硅系、硼化鈦系和金屬陶瓷等系列。而其中的金屬陶瓷基復合材料是上世紀三十年代逐漸發(fā)展起來的一種新型材料。金屬陶瓷是一種由金屬或合金與一種或幾種陶瓷相所組成的非均質(zhì)復合材料，其中后者約占15% 85% (體積)金屬陶瓷刀具的硬度比硬質(zhì)合金刀具高，抗氧化性能好，并且斷裂韌性和抗彎強度比非金屬陶瓷刀具高，其更適合于對淬火鋼、高強度鋼以及鑄鐵的加工，金屬陶瓷刀具不僅可以大大提高生產(chǎn)效率，還可以解決高速鋼與硬質(zhì)合金刀具的主要成分鎢資源在全球范圍內(nèi)的資源枯竭問題。金屬陶瓷含鎢少，具有硬度高、抗磨性強、摩擦系數(shù)和切削力小等優(yōu)點，預(yù)計金屬陶瓷刀具材料將代替WC基硬質(zhì)合金，成為整個刀具材料中的新生力量。深冷處理工藝已經(jīng)在高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具上大量應(yīng)用，并且能明顯提高這兩種刀具的壽命，但是對各類刀具的深冷工藝沒有系統(tǒng)研究，并且針對陶瓷或金屬陶瓷刀具的深冷處理，目前國內(nèi)外還沒有研究的報道，且陶瓷或金屬陶瓷強韌性差、易崩刃的問題也亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種針對陶瓷或者金屬陶瓷刀具的深冷處理工藝，適合刀具廠家利用深冷處理提高刀具使用壽命。本發(fā)明的技術(shù)方案是將陶瓷/金屬陶瓷成型刀具清洗擦拭后，放入程序控制的深冷箱中。采用對流換熱的系統(tǒng)。深冷處理介質(zhì)為液氮，利用汽化潛熱及低溫氮氣吸熱使處理箱及被冷物件溫度降低，通過控制液氮的輸入量和風機的轉(zhuǎn)速來控制降溫速度，并實現(xiàn)對處理溫度的自動調(diào)節(jié)(溫度調(diào)節(jié)范圍為是_196°C 200°C)。深冷處理工藝過程如下
先從室溫降到-100 °C -120 °C，冷卻速度為1. 5 °C /min,保溫Ih ；再降溫到-150°C _196°C，冷卻速度為2V /min,保溫2 Mh。深冷處理后，關(guān)閉液氮輸入閥，開始加熱回火回火溫度為100°C 200°C，加熱速度為2V /min，保溫1 4h，而后自然冷卻
到室溫。將深冷工藝處理后的刀具，安裝到機床上，進行試刀實驗，加工工件數(shù)提高50% 150%。以上所述陶瓷/金屬陶瓷成型刀具是指氧化鋁基陶瓷刀具系列、氮化硅基陶瓷刀具系列、涂層陶瓷刀具系列、TiC基金屬陶瓷刀具系列、Ti (C，N)基金屬陶瓷刀具系列。本發(fā)明具有如下有益效果(1)本發(fā)明為陶瓷/金屬陶瓷成品刀具廠家提供了一種深冷處理工藝，解決了陶瓷/金屬陶瓷刀具韌性差、容易崩刃導致壽命低的問題。(2)本發(fā)明深冷系統(tǒng)為對流換熱的系統(tǒng)，依靠這種系統(tǒng)對材料進行深冷處理時，具有換熱效果好、降溫速度和處理溫度可控、溫度分布均勻等優(yōu)點。(3)本發(fā)明深冷工藝曲線，采用分段進行，穩(wěn)定了深冷效果。
具體實施例方式下面結(jié)合技術(shù)方案，詳細敘述本發(fā)明的具體實施例。實施例1:將Al2O3基陶瓷刀具，清洗擦拭后，放入程序控制的深冷箱中，設(shè)定工藝開始深冷處理，工藝為先從室溫降到-100°C，冷卻速度為1. 50C /min，保溫Ih ；再降溫到_150°C， 冷卻速度為2V /min，保溫Mh。深冷處理后，關(guān)閉液氮輸入閥，開始加熱回火回火溫度為 100°C，加熱速度為2V /min，保溫4h，而后自然冷卻到室溫。將深冷工藝處理后的刀具，安裝到機床上，進行試刀實驗，加工材料為35CrMnSiA， 加工工件數(shù)從深冷前的84件提高IM件，提高率為50%。實施例2 將Ti (C，N)基金屬陶瓷刀具，清洗擦拭后，放入程序控制的深冷箱中，設(shè)定工藝開始深冷處理，工藝為先從室溫降到-100°C，冷卻速度為1.5°C /min，保溫Ih ；再降溫到-150°C，冷卻速度為2°C /min，保溫Mh。深冷處理后，關(guān)閉液氮輸入閥，開始加熱回火 回火溫度為100°C，加熱速度為2V /min，保溫4h，而后自然冷卻到室溫。將深冷工藝處理后的刀具，安裝到機床上，進行試刀實驗，加工材料為20CrMnTiH， 加工工件為高速同步器齒輪套，加工的工件數(shù)從深冷前的100件提高200件，提高率為 100%。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷或者金屬陶瓷成品刀具的深冷處理工藝，其特征是陶瓷/金屬陶瓷成型刀具清洗擦拭后，放入程序控制的深冷箱中，設(shè)定深冷處理工藝進行深冷處理，將深冷工藝處理后的刀具，安裝到機床上，進行試刀實驗，加工工件數(shù)提高50% 150%。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種陶瓷或者金屬陶瓷成品刀具的深冷處理工藝，其特征在于深冷箱采用對流換熱的系統(tǒng)，深冷處理介質(zhì)為液氮，利用汽化潛熱及低溫氮氣吸熱使處理箱及被冷物件溫度降低，通過控制液氮的輸入量和風機的轉(zhuǎn)速來控制降溫速度，并實現(xiàn)對處理溫度的自動調(diào)節(jié)(溫度調(diào)節(jié)范圍為是_196°C 200°C )。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種陶瓷或者金屬陶瓷成品刀具的深冷處理工藝，其特征在于所述的深冷處理工藝過程為先從室溫降到-100°C -120°c，冷卻速度為1.5°C/min，保溫Ih ；再降溫到_150°C _196°C，冷卻速度為2°C /min，保溫2 24h。深冷處理后，關(guān)閉液氮輸入閥，開始加熱回火回火溫度為100°C 200°C，加熱速度為2V /min，保溫1 4h， 而后自然冷卻到室溫。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種陶瓷或者金屬陶瓷成品刀具的深冷處理工藝，其特征在于所述的陶瓷/金屬陶瓷成型刀具是指氧化鋁基陶瓷刀具系列、氮化硅基陶瓷刀具系列、 涂層陶瓷刀具系列、TiC基金屬陶瓷刀具系列、Ti (C，N)基金屬陶瓷刀具系列。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種金屬陶瓷/陶瓷刀具的深冷處理工藝，特別適用于刀具使用廠家利用深冷處理方法提高各類陶瓷/金屬陶瓷成品刀具的使用壽命。處理的金屬陶瓷/陶瓷刀具系列包括氧化鋁基陶瓷刀具系列、氮化硅基陶瓷刀具系列、涂層陶瓷刀具系列、TiC基金屬陶瓷刀具系列、Ti(C，N)基金屬陶瓷刀具系列，其特征是對陶瓷/金屬陶瓷成品刀具在程序控制深冷箱中，嚴格控制降溫和升溫程序，先降溫到液氮溫度-150℃～-196℃下保溫2～24h后，再于深冷箱中回火到150～200℃保溫1～4h，最后隨爐冷卻到室溫。本發(fā)明成本低、易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用，所得金屬陶瓷/陶瓷成品刀具處理后刀具整體使用壽命延長。
文檔編號C04B41/80GK102329151SQ201110291390
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者古方樂, 姜中濤, 李力, 涂銘旌, 鄧瑩, 陳慧 申請人:重慶文理學院, 重慶泰蒙科技有限公司