[發明專利]基于Sialon陶瓷的自潤滑熱鍛模具及其制備方法

有效

• 申請號: 201810301741.1
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108526366B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 王華君;楊浩;常明;姚振華;周春陽;李夢璐;陳穩
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B21J5/02
• 分類號: B21J5/02;B22F5/00;B22F1/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

本發明公開了一種基于Sialon陶瓷的自潤滑熱鍛模具，包括外模具以及嵌于外模具中的內模具，其中，所述內模具包括鎳鉻基體相、陶瓷硬質相以及自潤滑相，其中，鎳鉻基體相為NiCr合金粉末，陶瓷硬質相為Sialon陶瓷粉末，潤滑相為CaF₂粉末，利用球磨機將鎳鉻基體相、陶瓷硬質相以及自潤滑相三相粉末混合均勻，再通過粉末冶金的方法制備得到內模具。本發明提出的基于Sialon陶瓷的自潤滑熱鍛模具，解決了熱鍛模具在高溫環境下發生摩擦磨損和潤滑油污染的問題。

技術領域

本發明涉及高溫自潤滑材料領域，尤其設計一種基于Sialon陶瓷的自潤滑熱鍛模具及其制備方法。

背景技術

在模具的鍛造、擠壓生產過程中，常會出現模具磨損的現象，尤其在高溫環境中，磨損現象更為顯著。由于摩擦磨損的存在，造成了模具的服役壽命下降。而工業模具造價成本高昂，要求模具在高溫環境下要有較長的使用壽命，如何有效克服模具在高溫環境下的摩擦磨損非常必要。

在工業生產過程中，常使用有機潤滑油脂或潤滑劑。而常使用的有機潤滑油脂在高溫環境下會發生氧化分解，潤滑效果較差，潤滑油脂對工作環境造成一定的污染。在精密加工過程中，對加工環境的潔凈度有相當高的要求，而潤滑油脂對模具造成了一定的污染。采用的潤滑劑通常含有固體粒子，即在油基或水基潤滑劑中再添加固體潤滑劑，如：石墨、二硫化鉬和其它固體潤滑劑。用潤滑劑處理模具表面，雖然有良好的潤滑效果，但造成了工作環境的污染。在熱鍛加工過程中，對加工環境有相當高的要求，而潤滑劑對生產環境造成了一定的污染，影響了生產人員的健康。在實際生產的過程中，迫切需要一種高溫環境下自潤滑的材料。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種基于Sialon陶瓷的自潤滑熱鍛模具及其制備方法，旨在解決熱鍛模具在高溫環境下發生摩擦磨損和潤滑油污染的問題。

為實現上述目的，本發明提供一種基于Sialon陶瓷的自潤滑熱鍛模具，包括外模具以及嵌于外模具中的內模具，其中，所述內模具包括鎳鉻基體相、陶瓷硬質相以及自潤滑相，其中，

鎳鉻基體相為NiCr合金粉末，陶瓷硬質相為Sialon陶瓷粉末，潤滑相為CaF₂粉末，利用球磨機將鎳鉻基體相、陶瓷硬質相以及自潤滑相三相粉末混合均勻，再通過粉末冶金的方法制備得到內模具。

優選地，內模具還包括硬脂酸顆粒，其與鎳鉻基體相、陶瓷硬質相以及自潤滑相一起通過粉末冶金的方法制得內模具。

優選地，NiCr合金粉末的質量分數為70%-90%，Sialon陶瓷粉末的質量分數為2%-15%，CaF₂的質量分數為粉末2%-15%，硬脂酸顆粒的質量分數為1%-2%。

優選地，鎳鉻基體相為Ni80Cr20。

本發明進一步提出一種基于上述基于Sialon陶瓷的自潤滑熱鍛模具的制備方法，包括以下步驟：

稱取適量NiCr金屬粉末、Sialon陶瓷粉末、CaF₂粉末以及硬脂酸顆粒后，將稱量后的粉末放入金屬罐中，加入不銹鋼球，抽真空充氮氣保護，通過球磨機進行球磨混粉；

混合好的粉末通過模具壓制成型，放置于真空管式燒結爐中燒結成型；

燒結好的樣品通過拋光后，制備成嵌件，應用在熱鍛模具中。

優選地，球磨機球磨混粉4-6小時。

優選地，取出混好的粉料，用模具和液壓裝置壓制成型時，壓力控制在20 MPa ~30MPa，保壓時間1 min -2min。