一种陶瓷刀具及其制备方法与应用与流程

本发明属于医用陶瓷，具体涉及一种陶瓷刀具及其制备方法与应用。

背景技术：

1、陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎、混合、成型和煅烧制得的材料，现如今，陶瓷不仅仅是作为日常生活中的器具、装饰品，人们根据其特性进行改进，发展出了各式各样的陶瓷刀具。

2、手术刀具是切割人体或动物组织的特制刀具，是外科手术中不可缺少的重要手术工具。手术刀通常由刀片和刀柄组成，刀片通常有刃口以及与刀柄对接的安装槽，材质通常用纯钛、钛合金、不锈钢或碳钢材料，一般为一次性使用，但是在实验室使用时，为了减少成本，增加实验或教学的经济性，一般需要对手术刀具进行二次利用。常见的金属刀具由于容易被磨损，使用几次后就会不够锋利，而陶瓷刀具耐磨性是金属刀具的60倍，避免了磨刀的麻烦。

3、陶瓷刀具质地较脆，不能切削硬物，并且从高处掉落很容易产生缺角或断裂，为了提高其力学性能而提高其使用寿命，因此提出一种陶瓷刀具及其制备方法与应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种陶瓷刀具及其制备方法与应用，以解决背景技术中的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种陶瓷刀具，应用于手术刀具。

4、该陶瓷刀具的制备方法，包括如下步骤：

5、步骤一：将三氧化二铁粉末、镍粉、钴粉、碳化硼、硼化钛和无水乙醇加入球磨罐中，调节固含量至20-30％，在300-500r/min的条件下球磨混合10-12h，然后加入稀土陶瓷粉末，在400-500r/min的条件下球磨混合2-4h，过滤出料，在60-110℃的条件下真空干燥，过100目筛，得到基体材料。

6、三氧化二铁粉末、镍粉、钴粉、碳化硼、硼化钛和稀土陶瓷粉末的用量比为5g：5g：2g：10g：10g：25g。

7、步骤二：将基体材料转移至模具中，在30-35mpa的压力下保压8-12min，得到素坯；将素坯转移至微波真空烧结炉中，在氩气保护和1000-1050℃的条件下压实烧结2-3h，完成预烧结。

8、步骤三：将微波真空烧结炉的温度按照2-3℃/min的升温速率升高至1480-1500℃，然后压实烧结15-25min，最后按照2-3℃/min的降温速率冷却降温，得到陶瓷半成品，将陶瓷半成品磨削开刃后制得陶瓷刀片，将陶瓷刀片与刀柄组装后，得到陶瓷刀具。

9、进一步地，稀土陶瓷粉末通过如下步骤：

10、步骤s1：将氧化镧、氧化钐、氧化钇、氧化钆、氧化钨和无水乙醇投入球磨罐中，调节固含量至10-30％，在300-500r/min的条件下球磨混合6-8h，过滤出料后在60-70℃的条件下真空干燥，得到稀土混合粉末。

11、进一步地，氧化镧、氧化钐、氧化钇、氧化钆和氧化钨的摩尔用量比为1：1：1：1：10。

12、步骤s2：将稀土混合粉末放入模具中压成生坯，将生坯转移至陶瓷烧结炉中，按照2±0.5℃/min的条件升温至950-1000℃并保温8-10h，然后按照2±0.5℃/min的条件冷却至室温，得到稀土陶瓷，其化学式为(la0.1sm0.1y0.1gd0.1)5w5o18。

13、步骤s3：将稀土陶瓷压碎，然后放入球磨罐中，在400-500r/min的条件下加水球磨4-6h，过滤出料，在90℃的条件下干燥12-16h，得到稀土陶瓷粉末。

14、本发明的有益效果：

15、本发明陶瓷刀具具有较好的断裂韧性，有效解决了陶瓷刀具磕碰后容易缺角或断裂的问题，有利于在多次使用的手术刀具中应用。该陶瓷刀具中含有稀土陶瓷粉末，通过高温烧结制备的稀土陶瓷粉末中各元素分布均匀，相较于其氧化物原料，在制备陶瓷刀片时具有更好的流动性，热膨胀系数更低。铁、镍、钴作为粘结相，有助于改善陶瓷刀片的强度和韧性，氮化硼和硼化钛有助于提高陶瓷刀片的硬度、耐磨性和耐温变性能，便于陶瓷刀片加热消毒；稀土陶瓷粉末可以降低其他粉末材料的共晶温度，使相关材料提前进入液相烧结，有助于增加陶瓷刀具的致密度，有利于改善陶瓷刀具的烧结性；并且稀土元素化学活性更强，容易与烧结基体中的气体杂质性能难熔化合物，抑制马氏体相变，防止气泡产生，有助于进一步提高陶瓷刀片的强度和韧性，改善陶瓷刀片表面的润湿性，便于清洗和刀具长期使用。

技术特征：

1.一种陶瓷刀具的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷刀具的制备方法，其特征在于，步骤二中所述冷却降温的速率为2-3℃/min。

3.根据权利要求1所述的一种陶瓷刀具的制备方法，其特征在于，所述三氧化二铁粉末、镍粉、钴粉、碳化硼、硼化钛和稀土陶瓷粉末的用量比为5g：5g：2g：10g：10g：25g。

4.根据权利要求1所述的一种陶瓷刀具的制备方法，其特征在于，所述稀土陶瓷粉末通过如下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种陶瓷刀具的制备方法，其特征在于，所述稀土陶瓷的制备方法为：将稀土混合粉末压成生坯并转移至陶瓷烧结炉中，按照2±0.5℃/min的条件升温至950-1000℃并保温8-10h，然后按照2±0.5℃/min的条件冷却至室温，得到稀土陶瓷。

6.根据权利要求5所述的一种陶瓷刀具的制备方法，其特征在于，所述稀土混合粉末的制备方法为：将氧化镧、氧化钐、氧化钇、氧化钆、氧化钨用无水乙醇调节固含量至10-30％，在300-500r/min的条件下球磨混合6-8h，过滤出料后在60-70℃的条件下真空干燥，得到稀土混合粉末。

7.根据权利要求6所述的一种陶瓷刀具的制备方法，其特征在于，所述氧化镧、氧化钐、氧化钇、氧化钆和氧化钨的摩尔用量比为1：1：1：1：10。

8.一种陶瓷刀具，其特征在于，通过权利要求1-7中任意所述制备方法制得。

9.根据权利要求8所述的一种陶瓷刀具应用于外科手术。

技术总结
本发明公开了一种陶瓷刀具及其制备方法与应用，属于医用陶瓷技术领域，将三氧化二铁粉末、镍粉、钴粉、碳化硼、硼化钛用无水乙醇调节固含量至20‑30％，球磨混合后加入稀土陶瓷粉末，继续球磨混合，过滤出料，干燥，过筛，得到基体材料；将基体材料转移至模具中压制出素坯；将素坯在氩气保护和1000‑1050℃的条件下压实烧结2‑3h，在1480‑1500℃压实烧结15‑25min后冷却降温，得到陶瓷半成品，将陶瓷半成品磨削开刃后制得陶瓷刀片，将陶瓷刀片与刀柄组装后，得到陶瓷刀具；稀土陶瓷粉末有利于改善陶瓷刀具的烧结性，提高陶瓷刀片的强度和韧性，改善陶瓷刀片表面的润湿性，便于清洗和刀具长期使用。

技术研发人员：潘俊明,刘玉龙,周朝阳,易威
受保护的技术使用者：湖南泰鑫瓷业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13