[發明專利]一種高強度模具用金屬陶瓷材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201610162729.8
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105734381A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 劉莉;王爽;邱晶
• 申請（專利權）人: 蘇州萊特復合材料有限公司
• 主分類號: C22C29/00
• 分類號: C22C29/00;C22C1/05
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀昌

技術領域

本發明屬于金屬陶瓷材料領域，涉及一種高強度模具用金屬陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

金屬陶瓷可分成氧化物基金屬陶瓷、碳化物基金屬陶瓷、氮化物基金屬陶瓷和硼化物基金屬陶瓷。金屬陶瓷由于微小的陶瓷粒子均勻分布在連續的金屬相中，形成一種連續的薄膜，將分散而均勻分布的陶瓷顆粒包裹，導致金屬陶瓷同時具有金屬和陶瓷的特性，既通過金屬的優良塑性、導熱性提高材料承受機械及熱應力的能力，同時陶瓷相強化金屬基體使材料獲得更高的強度與硬度。純金屬在高溫中容易被氧化使強度大大降低。而陶瓷能耐高溫、耐腐蝕，但脆性大，導電率低，高溫流動性差。如果把金屬和陶瓷摻合在一起，就可以在高熔點的情況下得到強度高，硬度大、抗氧化能力強，并具有一定的延展性和良好的熱穩定性的金屬陶瓷。

發明內容

要解決的技術問題：用于模具加工的金屬陶瓷材料需要具有非常良好的強度，本發明的目的是提高用于模具加工的金屬陶瓷材料的抗壓強度、沖擊韌性，提高用金屬陶瓷材料制成的模具的抗壓強度及抗沖擊強度。

技術方案：針對以上的問題，本發明公開了一種高強度模具用金屬陶瓷材料，所述的金屬陶瓷材料包括下述重量份的成分：

氧化鎂5-13份、

硼化鎢12-20份、

硼化鉬10-16份、

硅化鎳6-15份、

硅化鈦5-10份、

氮化硅4-8份、

硅化鈷3-7份、

氮化鉻鐵2-5份、

鎳2-6份、

釩2-5份、

鐵2-4份。

進一步的，所述的一種高強度模具用金屬陶瓷材料，包括下述重量份的成分：

氧化鎂7-11份、

硼化鎢14-18份、

硼化鉬11-15份、

硅化鎳8-13份、

硅化鈦7-9份、

氮化硅5-7份、

硅化鈷4-6份、

氮化鉻鐵3-4份、

鎳3-5份、

釩3-4份、

鐵2-3份。

一種高強度模具用金屬陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）按重量份稱取氧化鎂5-13份、硼化鎢12-20份、硼化鉬10-16份、硅化鎳6-15份、硅化鈦5-10份、氮化硅4-8份、硅化鈷3-7份、氮化鉻鐵2-5份、鎳2-6份、釩2-5份、鐵2-4份，在大型混合攪拌罐中混合，攪拌罐轉速為50-150rpm；

（2）把混合后的材料再在球磨機中球磨1-3h，球磨機中球料比為20:1-35:1；

（3）把金屬陶瓷材料從球磨機中取出，再在燒結爐內升溫燒結，按照40-80℃/min的速率升高至溫度為880-940℃，保溫1-2h，再保持升溫速率不變升高至溫度為1250-1350℃，保溫2-3h，降低至室溫，為高強度模具用金屬陶瓷材料。

進一步的，所述的一種高強度模具用金屬陶瓷材料的制備方法，所述的步驟（1）中球磨機中球料比為30:1。

進一步的，所述的一種高強度模具用金屬陶瓷材料的制備方法，所述的步驟（3）中升溫速率為60℃/min。

進一步的，所述的一種高強度模具用金屬陶瓷材料的制備方法，所述的步驟（3）中升高至溫度為900℃，保溫1h。

進一步的，所述的一種高強度模具用金屬陶瓷材料的制備方法，所述的步驟（3）中再保持升溫速率不變升高至溫度為1300℃。

有益效果：本發明的金屬陶瓷材料主要陶瓷成分為硼系陶瓷材料，在此基礎上加入了其他陶瓷材料及粘合相的金屬成分，顯著的提高了制備的金屬陶瓷材料的抗壓強度和沖擊韌性，制備的金屬陶瓷材料的抗壓強度在350MPa以上，其沖擊韌性達到了15J/cm²以上，有效的提高了制成的模具的抗壓抗沖擊性能。

具體實施方式

實施例1

（1）按重量份稱取氧化鎂13份、硼化鎢12份、硼化鉬16份、硅化鎳6份、硅化鈦10份、氮化硅8份、硅化鈷7份、氮化鉻鐵2份、鎳6份、釩5份、鐵2份，在大型混合攪拌罐中混合，攪拌罐轉速為150rpm；

（2）把混合后的材料再在球磨機中球磨3h，球磨機中球料比為35:1；

（3）把金屬陶瓷材料從球磨機中取出，再在燒結爐內升溫燒結，按照80℃/min的速率升高至溫度為940℃，保溫2h，再保持升溫速率不變升高至溫度為1350℃，保溫2h，降低至室溫，為高強度模具用金屬陶瓷材料。

實施例2