[發明專利]一種非晶火成巖陶瓷基納米金剛石薄膜拉拔模具制備方法

有效

• 申請號: 201811537490.3
• 申請日: 2018-12-15
• 公開（公告）號: CN109371339B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 徐淑波;劉建營;王瀚林;孫星;景財年;劉鵬
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: C22C49/02
• 分類號: C22C49/02;C22C49/14;C22C47/14;C23C16/27;B21C3/02;C22C101/10;C22C101/06
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本發明屬于拉拔模具材料領域，涉及一種非晶火成巖增強陶瓷基納米金剛石薄膜拉拔模具的制備方法，特別是一種以非晶火成巖增強碳納米管增韌的陶瓷基納米金剛石薄膜拉拔模具的制備方法。本發明是將非晶火成巖纖維、碳納米管晶須、四方氧化鋯多晶體粉末、TiC粉末、Mo粉末、Ni粉末和Al₂O₃粉末混合燒結成基體陶瓷，利用化學氣相沉積的方法在基體陶瓷表面沉淀一層納米金剛石薄膜的一種拉拔模具制備方法。采用該方法制備的拉拔模具與硬質合金基CVD金剛石薄膜相比，強度更為高，韌性更為好，耐磨性和抗疲勞性更為優越，大大提高了模具的使用壽命。

技術領域

本發明屬于拉拔模具材料領域，涉及一種非晶火成巖增強陶瓷基納米金剛石薄膜拉拔模具的制備方法，特別是一種以非晶火成巖增強碳納米管增韌的陶瓷基納米金剛石薄膜拉拔模具的制備方法。

背景技術

目前，線材行業所用模具大部分為硬質合金基CVD金剛石薄膜，此類模具是以YG6或YG8鎢鈷合金硬質合金為基體，在鎢鈷合金表面沉積一層致密的金剛石薄膜，但是這種硬質合金模具的使用壽命并不長。大量的實驗證明，CVD金剛石涂層模具因膜層脫落使模具失效與因磨損使刀具失效的比例大約為10:1，其原因主要是鎢鈷合金中的鈷元素阻礙了金剛石的形核，使金剛石薄膜和基體中間出現了一種或幾種脆性材料，從而影響模具的使用壽命。

由于硬質合金本身材料的制約，模具在拉拔過程中更易磨損，造成了大量硬質合金中鎢、鈷等稀有金屬的浪費。將基體材料換成性能更為優越的非晶火成巖纖維增強陶瓷。非晶火成巖纖維具有耐高溫、耐磨、絕緣、絕光、絕聲、耐腐蝕的特點，其耐磨系數為進口剎車片纖維一倍，抗拉強度4000MPa；其軟化溫度為810-1100攝氏度，最低工作溫度為-260攝氏度，并且非晶火成巖與金屬、塑料、陶瓷都親和。用非晶火成巖纖維增強陶瓷在性能上完全可以代替硬質合金，甚至超越硬質合金，并且金剛石薄膜在陶瓷上附著效果更好。

因此，為了提高拉拔模具的使用壽命和減少金屬鎢的浪費，本發明提供的是一種采用非晶火成巖增強碳納米管增韌基體陶瓷，并在基體陶瓷表面化學沉積一層致密的納米金剛石薄膜的拉拔模具制備方法，采用該方法制備的拉拔模具與硬質合金基CVD金剛石薄膜相比，強度更為高，韌性更為好，耐磨性和抗疲勞性更為優越，大大提高了模具的使用壽命。

發明內容

本發明專利的目的是：針對拉拔模具的使用壽命過低，提供將非晶火成巖纖維、碳納米管晶須、四方氧化鋯多晶體粉末、TiC粉末、Mo粉末、Ni粉末和Al₂O₃粉末混合燒結成基體陶瓷，利用化學氣相沉積的方法在基體陶瓷表面沉淀一層納米金剛石薄膜的一種拉拔模具制備方法，較傳統的硬質合金模具耐磨性和抗疲勞性更為優越，大大提高了模具的使用壽命。

本發明專利的技術方案是：本發明是一種非晶火成巖增強陶瓷基納米金剛石薄膜拉拔模具的制備方法，如下：

（1）非晶火成巖纖維制備方法

將火成巖、氧化鈣、二氧化鈦和石墨粉按質量分數為（85~96）：（2~13）：（3~8）：（1~3）的比例放入電熔爐內熔煉，得到熔體，將熔體通過拉絲漏板進行拉絲，得到非晶火成巖纖維。

非晶火成巖纖維所選用的火成巖含氧化鐵、氧化亞鐵的總比重小于2.8%，二氧化硅、氧化鋁的總比重大于68%。

（2）納微米復合基體陶瓷的制備方法