[發明專利]一種銅熱擠壓用模具材料及其制備工藝

無效

• 申請號: 200910311317.6
• 申請日: 2009-12-11
• 公開（公告）號: CN101876019A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 王德志;段柏華;徐兵;張理罡;吳壯志;昝秀頎;孫翱魁;汪異
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C27/04
• 分類號: C22C27/04;B21C25/02;B22F3/12
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 鄧建輝

技術領域

本發明涉及一種銅熱擠壓用模具材料，本發明還涉及該銅熱擠壓用模具材料的制備工藝。

背景技術

擠壓模具是擠壓設備的關鍵部件，直接決定了產品質量、生產效率及生產成本。擠壓模具由于在高溫高壓下作業，并承受周期載荷的作用，因此對模具材料的性能要求很高，如高強度、高韌性、低熱膨脹率、良好的熱穩定性及熱疲勞性、高耐磨性以及優良的加工性能等。而擠壓模具的優劣又取決于模具材料的選擇。選用何種模具材料，對模具壽命、產品質量有著十分重要的影響。對于銅及銅合金而言，由于熱加工溫度高達800～1100℃，故而對模具材料有著更嚴格的要求。目前，銅及銅合金熱擠壓模具材料主要有模具鋼、金屬陶瓷、鎢鉬難熔金屬材料。

H13鋼作為新一代模具鋼，由于性能有了較大提高，而且價格相對便宜，因而目前仍為許多銅加工企業采用，但其使用壽命短，僅為數十次。金屬陶瓷能在較高的溫度下保持較高的硬度，是新近發展起來的熱擠壓模具材料，雖使用壽命尚可，但由于其韌性及抗熱疲勞性差，使用時需要進行嚴格的鑲套，因而成本較高、制備工藝復雜且困難。

難熔金屬鉬及其合金因具有熔點高，強度大，硬度高，導電導熱性能和耐腐蝕性能好等優良的特性，被廣泛認為是一種性能優良、價格相對便宜的熱擠壓模具材料。但傳統的鉬材料及后繼開發的TZM、AKS-Mo、La₂O₃-Mo等合金，要么高溫強度差、要么韌性及加工性差，這都限制了它們的應用；而Mo-Re合金雖具有很好的綜合性能，但由于Re屬于稀缺金屬，儲量有限，且其價格也很高，不利于大規模的工業生產。因此，迫切需要一種既具備優異的綜合性能，又經濟實惠的鉬合金以滿足銅熱擠壓用模具材料的需求。

發明內容

本發明所要解決的第一技術問題是提供一種具有高強度、高韌性、低熱膨脹性率、高導熱、優良的熱穩定性及加工性等特點，可大幅度提高模具的使用壽命和產品的質量的銅熱擠壓用模具材料。

本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種制備工藝簡單、成本低的銅熱擠壓用模具材料的制備工藝。

為了解決第一個技術問題，本發明提供的銅熱擠壓用模具材料，由98.8wt.％～99.2wt.％的微米級細晶Mo基體相和0.8wt.％～1.2wt.％的La₂O₃/Mo₅Si₃彌散相組成，其中彌散相是由以復合微粒形式加入且重量比為1∶1～1∶1.1的La₂O₃/MoSi₂原位生成。

為了解決第二個技術問題，本發明提供的銅熱擠壓用模具材料的制備工藝，包括配料混料-壓制成型-燒結-鍛造，其步驟為：

(1)、配料

按照化學成分范圍配備各種粉末原料，各種原料的純度均大于99.9％，其粒度均小于5μm；

(2)、混料

將配好的各種原料粉末裝入三維混料機中進行混合，直至混合均勻；

(3)、壓制成型

將混合均勻的混合料裝入彈性塑膠套內，采用冷等靜壓的方法進行壓制，其冷等靜壓力為150～400MPa，時間為3～10min；

(4)、燒結

將壓制成型的坯料置于中頻燒結爐中進行燒結處理，燒結氣氛為氫氣，燒結溫度為1500～2000℃，時間為1～5h；

(5)、鍛造

將燒結坯料真空中包套密封，在1100～1300℃溫度下加熱15～40min，并進行多道次旋鍛，得到最終的銅擠壓模用鉬材料。