專利名稱：一種金屬陶瓷模具材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬陶瓷材料，特別涉及有色金屬熱加工用的金屬陶瓷模具材料。
金屬陶瓷模具材料由于具有良好的熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的抗急冷急熱性能、較高的紅硬性和耐磨性等，已被廣泛用于有色金屬材料的熱擠壓模具，如銅材的熱擠壓模具。
(《Metal Progress》1984，Vol.125，No2，P21-28)資料中公布了一種含氧化鋯的熱擠壓模具材料，文中介紹該材料是不完全穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷材料，具有擠壓條件下所需的機(jī)械性能和熱力特性。作為銅材的熱擠壓模具，平均壽命為485次，壽命較低，其原因是該材料綜合性能較低，特別是紅硬性和耐磨較差，容易產(chǎn)生裂紋。
中國專利ZL86107658B提供了一種熱加工用金屬陶瓷模具材料。該材料的化學(xué)成分(重量％)為w 40-70％，Cr 12-38％，Al2O37-25％，La2O30-10％，Ni、Co、Fe中任一種或任兩種以上之和為1.5-20％。該材料具有較高的紅硬性及熱穩(wěn)定性，良好的耐磨性和抗高溫氧化性能，以及優(yōu)良的抗急冷急熱性能。當(dāng)用作銅材的熱擠壓模具時(shí)，其平均使用壽命達(dá)1650次，最高達(dá)3100次。但也存在不足之處，平均使用壽命仍不理想。究其原因，該材料的韌性及抗急冷急熱性能仍待提高。
本發(fā)明的目的在于提供一種不僅紅硬性高，熱穩(wěn)定好，抗氧化性和耐磨性優(yōu)良，而且韌性好，抗急冷急熱性能更為優(yōu)異的金屬陶瓷模具材料。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明一種金屬陶瓷模具材料的化學(xué)成分(重量％)為w 10-60％，Cr 38.5-80％，Al2O31-30％，La2O30-15％，Ni、Co、Fe中任一種或任兩種以上之和為0.5-20％。
在化學(xué)成分中，w能顯著提高材料的高溫強(qiáng)度和耐熱性能。
Cr的加入，一是提高材料的高溫抗氧化性能，二是提高材料的耐磨性；另外，本發(fā)明中還大大提高了Cr含量。Cr含量的提高，能與其它合金元素形成更多的固溶體，提高材料的韌性，有效地延緩裂紋的形成，阻止裂紋的擴(kuò)展，從而進(jìn)一步提高抗急冷急熱性能，提高模具使用壽命；作為陶瓷相的Al2O3和La2O3的加入。能夠提高材料的耐磨性和抗氧化性，同時(shí)，它們之間能形成固溶體，能有效阻止表面熱裂紋的形成及擴(kuò)展，進(jìn)一步提高材料的抗熱震性能和高溫強(qiáng)度。材料中Ni、Co、Fe的加入，能與w、Cr形成固溶合金，提高材料的韌性、強(qiáng)度和密度，并改善材料的加工性能。
本發(fā)明金屬陶瓷模具材料采用粉末冶金工藝生產(chǎn)，其生產(chǎn)工藝流程為配料—混料—成型—燒結(jié)—機(jī)加工。
(1)配料按照化學(xué)成分范圍配備各種粉末原料，各種原料的純度均要求大于99％，其粒度小于50μ。
(2)混料將配備好的各種粉末原料裝入混料機(jī)中進(jìn)行混合，直至混合均勻。
(3)成型將混合均勻的混合料裝入彈性塑料套內(nèi)，采用等靜壓型方法壓制，壓坯密度為理論密度的75-80％。
(4)燒結(jié)將壓制成型的坯料置于高溫?zé)Y(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)處理。燒結(jié)在保護(hù)氣體下進(jìn)行。
(5)機(jī)械加工將燒結(jié)成型的坯料，按照用戶要求，進(jìn)行機(jī)械加工、成為制品。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明材料不僅具有較高的紅硬性、熱穩(wěn)定性及耐磨性，而且韌性好；抗急冷急熱性能優(yōu)異。
2、使用壽命長，用作銅材的熱擠壓模具時(shí)，其平均使用壽命可達(dá)2000次以上，最高使用壽命3800次。
3、由于使用壽命提高，不僅節(jié)約了模具的成本費(fèi)用，而且更換模具次數(shù)少，可大大提高生產(chǎn)效率。
實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明所述的化學(xué)成分范圍和生產(chǎn)工藝，制備3批金屬陶瓷模具材料，3批材料的具體化學(xué)成分如表1所示，各種原料的純度和粒度如表2所示。原料經(jīng)配備混合和成型后，進(jìn)行燒結(jié)，對(duì)燒結(jié)后的制品進(jìn)行取樣，測其硬度，并進(jìn)行抗急冷急熱性能試驗(yàn)?？辜崩浼睙嵩囼?yàn)方法是將樣品放入加熱爐中從室溫加熱至1000℃，將保溫均熱后，將樣品從加熱爐中取出，并立即淬入室溫水中，待完全冷卻后，再將樣品放入加熱爐中，再從室溫加熱至1000℃，等保溫均熱后，樣品再從加熱爐中取出，立即淬入室溫冷水中，如此反復(fù)，直至樣品出現(xiàn)四倍放大鏡下，可視裂紋為止，一熱一冷算作一次。試樣尺寸為25×20×8mm，在一端正中央開深1.5mm，＜60°的缺口，經(jīng)30次循環(huán)后，觀察裂紋長度，同時(shí)取樣品加工成熱擠壓模具，進(jìn)行擠壓銅材的使用壽命試驗(yàn)。上述各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果均列入表3。
本發(fā)明還以中國專利ZL86107658B為對(duì)比例，在實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的同時(shí)，還按對(duì)比例的化學(xué)成分范圍，配制了一批對(duì)比例，其制備的生產(chǎn)工藝過程、試驗(yàn)條件和試驗(yàn)項(xiàng)目，完全與本發(fā)明實(shí)施例相同，其化學(xué)成分、粉末原料純度和粒度及各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果也分別列入表1、表2和表3中。
表1實(shí)施例與對(duì)比例的化學(xué)成分(重量％)
表2實(shí)施例及對(duì)比例粉末原料的純度和粒度
表3實(shí)施例及對(duì)比例的高溫硬度、抗急冷急熱和模具使用壽命試驗(yàn)結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種金屬陶瓷模具材料，其特征在于具體的化學(xué)成分(重量％)為w 10-60％，Cr 38.5-80％，Al2O31-30％，La2O30-15％，Ni、Co、Fe中任一種或任兩種以上之和為0.5-20％。
全文摘要
本發(fā)明涉及金屬陶瓷材料,特別涉及金屬陶瓷模具材料。本發(fā)明的具體化學(xué)成分(重量%)為:w10－60%,Cr38.5－80%,Al
文檔編號(hào)C22C30/00GK1332262SQ01123510
公開日2002年1月23日 申請(qǐng)日期2001年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月27日
發(fā)明者周鳳池, 肖振聲 申請(qǐng)人:安泰科技股份有限公司, 鋼鐵研究總院