[發明專利]一種金屬陶瓷模具的材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410212822.6
• 申請日: 2014-05-20
• 公開（公告）號: CN104018053A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 張慧波
• 申請（專利權）人: 寧波職業技術學院
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C32/00;C22C1/05
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

????本發明涉及一種陶瓷模具，具體是一種金屬陶瓷模具的材料及其制備方法。

背景技術

金屬陶瓷是由陶瓷硬質相與金屬粘結相所組成的一種復合材料。它具有良好的力學性能和使用性能，是制造刀具、模具、耐磨件等的理想結構材料。

中國專利文件CN86107658?提供一種熱加工用金屬陶瓷模具材料，所設計的金屬陶瓷材料含有金屬鎢和陶瓷相三氧化二鋁、三氧化二鑭，同時還含有鉻、鎳(?或鐵、鈷)?等金屬元素。作為銅熱擠壓模具材料，平均使用壽命為1650?只/?模，最高使用壽命達到3100?/?模以上。

中國專利文件CN1031258?提供一種熱輾壓用鉬基金屬陶瓷模具材料，所設計的金屬陶瓷材料是以金屬鉬為基，同時又加入了陶瓷相和其它金屬元素。由于材料中陶瓷相本身具有良好的化學穩定性和耐磨性，同時在高溫下與室溫時硬度相差不大，又能與金屬元素形成固溶體，因此能提高材料的抗熱震性能和高溫強度。

從已有的報道可以看出，納米復合陶瓷的性能優勢尤其是其增韌效應尚未能在金屬陶瓷模具領域得到充分發揮。由于韌性偏低，目前金屬陶瓷材料只能用于沒有或者很少有沖擊載荷的模具上，如熱擠壓、熱輾壓模具等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種金屬陶瓷模具的材料及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種金屬陶瓷模具材料，所述原料按照重量份的組分為：TiMgO?10-25，ZrO_2???5-20，WC??5-20，Mo??5-10，Ni?5-15，C?0.5-1.5，Cr3C2?5-20，VC??0.5-1.5，La2O3??8-15，其余為TiC和TiN。

所述金屬陶瓷模具制備的步驟如下：

（1）配料：添加納米ZrO2粉體的含量確定添加聚乙二醇的含量，加入到一定的無水乙醇溶液中，將混合溶液置于超聲波分散器中進行分散并攪拌，待聚乙二醇完全溶解后取出備用；然后將其余組份放入燒杯中，最后將配制好的聚乙二醇分散劑溶液分別加入到稱取的各組分中，放置于超聲波分散器中并機械攪拌20min，隨之將其余微米相懸濁液倒入納米相懸濁液中，繼續超聲分散并機械攪拌20min；

（2）球磨：稱取硬質合金球放入球磨罐中，其中球料比采用10:1，然后將各組分混合均勻的溶液倒入球磨罐中，并通入氮氣保護，球磨時間為48h；

（3）干燥：各組分混合粉料機械球磨完后，將漿料迅速倒入不透鋼料盆中，然后放入電熱真空干燥箱（XMTD-1000型）中真空干燥24h，加熱溫度定為100℃；

（4）燒結：將干燥完的混合粉料采用油壓千斤頂冷壓成型，送入壓力為1-30MPa真空條件下進行燒結，以實現材料快速致密，所述燒結溫度設為1450℃，升溫速率為10/min℃，陶瓷材料升溫到燒結溫度后，溫度保持不變30分鐘后，隨爐冷卻。

作為本發明進一步的方案：步驟（4）升溫到950℃由低真空轉換到高真空。

作為本發明再進一步的方案：步驟（3）中干燥完的混合粉料過120目篩后密封備用。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明針對陶瓷模具的性能要求，大大的提高了陶瓷模具的強度和韌性，從而增加了模具的使用壽命，即節約了生產成本。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明實施例中，?一種金屬陶瓷模具材料，是以微米TiC?和微米TiN?為基體硬質相，添加釔穩定的納米La2O3、納米Cr3C2、納米ZrO2(Y-ZrO2)?和微米WC?作為增強相，以微米鉬(Mo)?和微米鎳(Ni)?為粘結相，以微米石墨(C)和微米碳化釩(VC)作為助劑，經真空熱壓燒結而成；

所述原料按照重量份的組分為：TiMgO?10-25，ZrO_2???5-20，WC??5-20，Mo??5-10，Ni?5-15，C?0.5-1.5，Cr3C2?5-20，VC??0.5-1.5，La2O3??8-15，其余為TiC和TiN。

制備的步驟如下：