陶瓷美工刀片的出現(xiàn)改變了美工刀行業(yè)對(duì)材料的看法，我們今天一起來(lái)了解下什么是陶瓷刀具？

陶瓷刀具是利用屬于非金屬材料的特種陶瓷原料加工而成,由于控制了原料純度和顆粒尺寸細(xì)化，并添加了各種碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等改善其性能，同時(shí)通過(guò)顆粒、晶須、相變、微裂紋和幾種增韌機(jī)理的協(xié)同作用提高其斷裂韌性，不僅使抗彎強(qiáng)度提高到0.9~1.0GPa(高的可達(dá)1.3-1.5GPa)，而且斷裂韌度和抗沖擊性能都有很大提高，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，從原來(lái)用于航天航空等高尖端科技領(lǐng)域,擴(kuò)大到工業(yè)陶瓷刀具,近兩年廣泛用于民用陶瓷刀近兩年已出現(xiàn)在民用陶瓷刀具，不但具有超過(guò)鋼性刀具鋒利，而且耐酸堿、不導(dǎo)電，對(duì)食品無(wú)化學(xué)反映，是典型的綠色產(chǎn)品，可在冰凍條件下切削肉類(lèi)和其他食品，切削水果不變色，切洋蔥不刺眼等特性。在工業(yè)上除可用于一般的精加工和半精加工外，也可用于沖擊負(fù)荷下的粗加工，在國(guó)際上公認(rèn)為是提高生產(chǎn)效率最有潛質(zhì)的刀具。

陶瓷刀具有氧化鋁(Al2O3)氧化鋯(ZrO2)基和氮化硅(Si3N4)基等，具有工效高、使用壽命長(zhǎng)和加工質(zhì)量好等特點(diǎn)。過(guò)去由于抗彎強(qiáng)度低、脆性大，長(zhǎng)期以來(lái)主要作為精加工刀具，占各類(lèi)刀具材料中的比重很小。但近幾年來(lái)，目前，陶瓷刀具能以200~1000m/min的切削速度高速加工鋼、鑄鐵及其合金等材料，刀具壽命比硬質(zhì)合金高幾倍、甚至幾十倍。如德國(guó)Guhring公司推出的RT200系列整體陶瓷鉆頭和陶瓷立銑刀，精加工切削速度為1000m/min。同時(shí)，它的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的工藝概念發(fā)生變化，利用陶瓷刀具可直接以車(chē)、銑代替磨削(或拋)對(duì)淬硬零件加工，可用單一工序代替多道工序，大大縮短工藝流程。在生產(chǎn)中既能用于一般的車(chē)、鏜和銑削加工，更成功地用于精密孔的加工。除可在普通機(jī)床使用外，也能有效地用于數(shù)控機(jī)床等高效設(shè)備。與金剛石和CBN(立方氮化硼)等超硬刀具相比，陶瓷的價(jià)格相對(duì)較低，因此有人認(rèn)為：“隨著現(xiàn)代陶瓷刀具材料性能的不斷改進(jìn)，今后它將與涂層硬質(zhì)合金刀具、金剛石和CBN等超硬刀具一起成為高速加工三種主要刀具。”

陶瓷刀具的出現(xiàn)背景:

刀具是機(jī)械制造中用于切削加工的工具，又稱(chēng)切削工具。廣義的切削工具既包括刀具，還包括磨具。絕大多數(shù)的刀具是機(jī)用的，但也有手用的。由于機(jī)械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料，所以“刀具”一詞一般就理解為金屬切削刀具。切削木材用的刀具則稱(chēng)為木工刀具。

刀具的發(fā)展在人類(lèi)進(jìn)步的歷史上占有重要的地位。中國(guó)早在公元前28～前20世紀(jì)，就已出現(xiàn)黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質(zhì)刀具。戰(zhàn)國(guó)后期(公元前三世紀(jì))，由于掌握了滲碳技術(shù)，制成了銅質(zhì)刀具。當(dāng)時(shí)的鉆頭和鋸，與現(xiàn)代的扁鉆和鋸已有些相似之處。

然而，刀具的快速發(fā)展是在18世紀(jì)后期，伴隨蒸汽機(jī)等機(jī)器的發(fā)展而來(lái)的。1783年，法國(guó)的勒內(nèi)首先制出銑刀。1792年，英國(guó)的莫茲利制出絲錐和板牙。有關(guān)麻花鉆的發(fā)明最早的文獻(xiàn)記載是在1822年，但直到1864年才作為商品生產(chǎn)。

那時(shí)的刀具是用整體高碳工具鋼制造的，許用的切削速度約為5米/分。1868年，英國(guó)的穆舍特制成含鎢的合金工具鋼。1898年，美國(guó)的泰勒和.懷特發(fā)明高速鋼。1923年，德國(guó)的施勒特爾發(fā)明硬質(zhì)合金。

在采用合金工具鋼時(shí)，刀具的切削速度提高到約8米/分，采用高速鋼時(shí)，又提高兩倍以上，到采用硬質(zhì)合金時(shí)，又比用高速鋼提高兩倍以上，切削加工出的工件表面質(zhì)量和尺寸精度也大大提高。

由于高速鋼和硬質(zhì)合金的價(jià)格比較昂貴，刀具出現(xiàn)焊接和機(jī)械夾固式結(jié)構(gòu)。1949～1950年間,美國(guó)開(kāi)始在車(chē)刀上采用可轉(zhuǎn)位刀片，不久即應(yīng)用在銑刀和其他刀具上。1938年，德國(guó)德古薩公司取得關(guān)于陶瓷刀具的專(zhuān)利。1972年，美國(guó)通用電氣公司生產(chǎn)了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。

1969年，瑞典山特維克鋼廠取得用化學(xué)氣相沉積法，生產(chǎn)碳化鈦涂層硬質(zhì)合金刀片的專(zhuān)利。1972年，美國(guó)的邦沙和拉古蘭發(fā)展了物理氣相沉積法，在硬質(zhì)合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質(zhì)層。表面涂層方法把基體材料的高強(qiáng)度和韌性，與表層的高硬度和耐磨性結(jié)合起來(lái)，從而使這種復(fù)合材料具有更好的切削性能。

陶瓷刀具的發(fā)展歷史:

早在1912-1913年.英國(guó)和德國(guó)己出現(xiàn)了氧化鋁陶瓷刀具(但陶瓷刀具的專(zhuān)利則由德國(guó)德古薩公司于1938年取得).在生產(chǎn)上的應(yīng)用則始于1950年。由于其強(qiáng)度、韌度低.較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)僅限于做連續(xù)切削精加工用.且切削速度和進(jìn)給量都較低。直到1968年才出現(xiàn)第2代陶瓷刀具-復(fù)合氧化鋁刀具.在強(qiáng)度和韌度上較之氧化鋁刀具有了明顯提高.可以在較高的速度和較大的進(jìn)給量下切削各種工件.得到了較廣泛的應(yīng)用。

20世紀(jì)70年代末80年代初國(guó)際出現(xiàn)了第3代陶瓷刀具-氮化硅陶瓷刀具。這類(lèi)陶瓷刀具有比復(fù)合氧化鋁刀具更高的韌性、抗沖擊性、高溫強(qiáng)度和抗熱震性。陶瓷刀片在各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)量增長(zhǎng)很快。

我國(guó)自20世紀(jì)60年代中開(kāi)始批量生產(chǎn)復(fù)合氧化鋁刀片.目前年生產(chǎn)量為14-15萬(wàn)片。氧化硅陶瓷刀片雖自20世紀(jì)70年代中就開(kāi)始研究.由于性能欠佳.不能滿足需求。近幾年來(lái).隨著對(duì)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷領(lǐng)域研究的不斷深入.使氮化硅陶瓷的性能有了很大提高.從而使氮化硅陶瓷刀具在我國(guó)迅速發(fā)展起來(lái)。