一種耐高溫金屬陶瓷模具材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐高溫金屬陶瓷模具材料，其由以下質(zhì)量百分含量的材料進(jìn)行熔融和澆注制成：4％～12％的鉻、3％～5％的鈷、1％～3％的鉬、5％～10％的二氧化鋯、2％～8％的碳化鈦、5％～15％的三氧化二鋁，余量為鎢。本案制得的耐高溫金屬陶瓷模具材料不僅具有優(yōu)異的紅硬性、熱穩(wěn)定性、耐磨性、抗氧化及耐高溫特性，而且添加二氧化鋯/碳化鈦/三氧化二鋁/氮化硅這一陶瓷相金屬氧化物組合，極大地提高了模具的韌性、機(jī)械強(qiáng)度、抗熱震性和抗急冷急熱性能，顯著增加了模具的使用壽命，最高使用壽命超過2萬次。
【專利說明】一種耐高溫金屬陶瓷模具材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工程材料加工領(lǐng)域，特別涉及一種耐高溫金屬陶瓷模具材料。

【背景技術(shù)】
[0002] 模具是國民經(jīng)濟(jì)各部門重要的工藝裝備，享有"工業(yè)之母"的美譽(yù)。模具成型具有 效率高、質(zhì)量好、節(jié)約原材料、降低成本等許多優(yōu)點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，飛機(jī)、坦克、汽車、拖拉機(jī)、電機(jī) 電器、儀器儀表等產(chǎn)品的60%以上的零件，自行車、洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇、空調(diào)、照相機(jī)等 產(chǎn)品的85%以上的零件，都要用模具生產(chǎn)。沒有模具就沒有現(xiàn)代化的工業(yè)發(fā)展，世界各國都 非常重視模具工業(yè)。
[0003] 影響模具使用壽命的因素有：設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、成形及制造工藝、模具材料的選用、熱處 理工藝及表面強(qiáng)化、潤滑及使用維護(hù)等。在模具失效的諸多因素中，由于模具用材不當(dāng)而引 起的失效，約占50%。由此可見，正確的用材對模具壽命起到至關(guān)重要的作用。
[0004] 傳統(tǒng)的模具材料多為純金屬合金材料，但近年來，隨著加工業(yè)的不斷發(fā)展壯大，對 模具的質(zhì)量也提出了越來越高的要求。為了追求企業(yè)利潤最大化，人們不斷嘗試在制造出 一種高壽命耐高溫的優(yōu)質(zhì)模具，以盡可能的分?jǐn)偝杀就度搿５珎鹘y(tǒng)的合金模具在高溫工作 環(huán)境下普遍壽命不高，經(jīng)高溫及長期磨損下易開裂損壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種耐高溫金屬陶瓷模具材料，該 材料原料易得，制造成本低廉，制備工藝簡單。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下：
[0007] -種耐高溫金屬陶瓷模具材料，由以下質(zhì)量百分含量的材料進(jìn)行熔融和澆注制 成：
[0008] 鉻 4%?12%; 鈷 3%?5%; 鉬 1%?3%; 二氧化鋯 5%?10%; 碳化鈦 2%?8%; 三氧化二鋁 5%?15%; 余量為鶴。
[0009] 優(yōu)選的是，所述的耐高溫金屬陶瓷模具材料，由以下質(zhì)量百分含量的材料進(jìn)行熔 融和澆注制成：
[0010] 鉻 4%?12%; 鈷 3%?5%; 鉬 1%?3%; 二氧化鋯 5%?10%; 碳化鈦 2%?8%; 三氧化二鋁 5%?15%; 錳 1%?2%; 氮化硅 3%?5%; 余量為鶴。
[0011] 優(yōu)選的是，所述的耐高溫金屬陶瓷模具材料，由以下質(zhì)量百分含量的材料進(jìn)行熔 融和澆注制成：
[0012] 鉻 8%; 鈷 4%; 鉬 2%; 二氧化鋯 7.5%; 碳化鈦 5%; 三氧化二鋁 10%; 錳 1.5%; 氮化硅 4%; 鎢 58%。
[0013] 優(yōu)選的是，所述的耐高溫金屬陶瓷模具材料，所述熔融的溫度范圍為1630? 1750。。。
[0014] 優(yōu)選的是，所述的耐高溫金屬陶瓷模具材料，所述澆注的溫度范圍為1310? 1390°C。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：本案制得的金屬陶瓷模具材料不僅具有優(yōu)異的紅硬性、熱 穩(wěn)定性、耐磨性、抗氧化及耐高溫特性，而且添加二氧化鋯/碳化鈦/三氧化二鋁/氮化硅 這一陶瓷相金屬氧化物組合，極大地提高了模具的韌性、機(jī)械強(qiáng)度、抗熱震性和抗急冷急熱 性能，顯著增加了模具的使用壽命，最高使用壽命超過2萬次。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書 文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0017] 本案提出一種耐高溫金屬陶瓷模具材料，由以下質(zhì)量百分含量的材料進(jìn)行熔融和 澆注制成：
[0018] 鉻 4%?12%; 鈷 3%?5%; 鉬 1%?3%; 二氧化鋯 5%?10%; 碳化鈦 2%?8%; 三氧化二鋁 5%?15%; 錳 1%?2%; 氮化硅 3%?5%; 余量為鶴
[0019] 其中，二氧化鋯/碳化鈦/三氧化二鋁/氮化硅為金屬陶瓷相材料，其兼具金屬和 陶瓷的優(yōu)點(diǎn)，它們密度小，硬度高，耐高溫，導(dǎo)熱性好，不會(huì)因驟冷驟熱而脆裂。三氧化二鋁 和二氧化鋯具有耐高溫、抗化學(xué)侵蝕、高機(jī)械強(qiáng)度和高導(dǎo)熱性等優(yōu)點(diǎn)，碳化鈦和氮化硅具有 耐高溫、超硬性、抗熱震性和良好的高溫蠕變性等特點(diǎn)。
[0020] 在材料中加入鉻、鈷和鑰，是為了與金屬陶瓷材料熔融后發(fā)揮更優(yōu)異的物理性能， 使材料凝固時(shí)處于相變共晶點(diǎn)，便于掌控成型工藝，降低模具加工成本。錳可以調(diào)節(jié)材料的 臨界淬火速度，增加材料自身的穩(wěn)定性。鎢作為材料的主體，可以提升材料機(jī)械強(qiáng)度和抗高 溫性能，同時(shí)也可以改善材料的韌性、硬度、耐磨性及抗急冷急熱能力。
[0021] 在制備時(shí)，按上述配方將各原料混合后，分別進(jìn)行熔融和澆注，熔融的溫度范圍優(yōu) 選為1630?1750°C，過低則導(dǎo)致原料無法充分融合；為保證融化后原料的流動(dòng)性，在澆注 時(shí)，其溫度范圍優(yōu)選為1310?1390°C。在澆注后的退火工藝則使用本領(lǐng)域的常用工藝即 可。制得的模具材料拉伸強(qiáng)度> 4500Mpa，沖擊韌性> 70J/cm2，HRC> 70,高溫下使用壽命 > 2萬次。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] 該耐高溫金屬陶瓷模具材料由以下質(zhì)量百分含量的材料進(jìn)行熔融和澆注制成：
[0024] 鉻 4%; 鈷 3%; 鉬 1%; 二氧化鋯 5%;
[0025] 碳化鈦 2%; 三氧化二鋁 5%; 鎢 80%。
[0026] 實(shí)施例2
[0027] 該耐高溫金屬陶瓷模具材料由以下質(zhì)量百分含量的材料進(jìn)行熔融和澆注制成：
[0028] 鉻 12%; 鈷 5%; 鉬 3%; 二氧化鋯 10%; 碳化鈦 8%; 三氧化二鋁 15%; 鎢 47%。
[0029]實(shí)施例3
[0030] 該耐高溫金屬陶瓷模具材料由以下質(zhì)量百分含量的材料進(jìn)行熔融和澆注制成：
[0031] 鉻 4%; 鈷 3%; 鉬 1%; 二氧化鋯 5%; 碳化鈦 2%; 三氧化二鋁 5%; 錳 1%; 氮化硅 3%, 鎢 76%。
[0032] 實(shí)施例4
[0033] 該耐高溫金屬陶瓷模具材料由以下質(zhì)量百分含量的材料進(jìn)行熔融和澆注制成：
[0034] 鉻 12%; 鈷 5%; 鉬 3%; 二氧化鋯 10%; 碳化鈦 8%; 三氧化二鋁 15?/〇; 猛 2%; 氮化桂 5%; 鎢 40%。
[0035] 實(shí)施例5
[0036] 該耐高溫金屬陶瓷模具材料由以下質(zhì)量百分含量的材料進(jìn)行熔融和澆注制成：
[0037] 鉻 8%; 鈷 4%,
[0038] 鉬 2%; 二氧化鋯 7.5%; 碳化鈦 5%; 三氧化二鋁 10%; 錳 1.5%; 氮化硅 4%; 鎢 58%。
[0039] 盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列 運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地 實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限 于特定的細(xì)節(jié)。
【權(quán)利要求】
1. 一種耐高溫金屬陶瓷模具材料，其特征在于，由以下質(zhì)量百分含量的材料進(jìn)行熔融 和澆注制成：
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫金屬陶瓷模具材料，其特征在于，由以下質(zhì)量百分含 量的材料進(jìn)行熔融和澆注制成：
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐高溫金屬陶瓷模具材料，其特征在于，由以下質(zhì)量百分含 量的材料進(jìn)行熔融和澆注制成：
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫金屬陶瓷模具材料，其特征在于，所述熔融的溫度范 圍為 1630 ?1750°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫金屬陶瓷模具材料，其特征在于，所述澆注的溫度范 圍為 1310 ?1390°C。
【文檔編號】C22C32/00GK104357725SQ201410563547
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】陳祥保, 陳君 申請人:常熟市金成模具有限公司