[其他]熱加工用金屬陶瓷模具材料

在審

• 申請號: 101986000007658
• 申請日: 1986-11-11
• 公開（公告）號: CN86107658B
• 公開（公告）日: 1987-08-19
• 發明（設計）人: 周鳳池;肖振聲
• 申請（專利權）人: 冶金工業部鋼鐵研究總院
• 代理公司: 冶金專利事務所
• 代理人: 陳肖梅;金向榮

本發明屬于金屬陶瓷材料，主要適用于制做金屬熱擠壓模具．該金屬陶瓷材料含有金屬鎢和陶瓷相三氧化二鋁、三氧化二鑭，同時還含有鉻、鎳（或鐵、鈷）等金屬元素．因添加了部分金屬元素，改善了該材料的使用性能，作為銅熱擠壓模具材料．平均使用壽命為１６５０只／模，最高使用壽命達到３１００只／模以上。

本發明屬于金屬陶瓷材料，適用于制做金屬熱加工模具。特別適用于制做有色金屬熱加工模具。

美國專利（US2656596）公布的金屬陶瓷材料其氧化鋁在燒結體內所占體積百分比為5-50%，金屬所占比例為95-50%;而金屬中鉻所占的重量百分比為20～45%，鎢所占金屬中的重量百分比為80～55%。該專利的制做方法是將球磨后的材料進行干燥，配入石蠟或水作為粘合劑，再將混合物壓制成型經干燥后，在1825℃氫氣保護下燒結1-5小時。另一種制做方法是將混合粉裝入石墨模具中，在1700～1950℃加壓燒結5-30分鐘。該專利是用于金屬鑄造用的鑄模、熱電偶保護管和渦輪葉片等制品，作為熱擠壓模具，該專利并沒有介紹任何使用性能。

（《Metals Progress》1984年Vol125，No2P21-28）發表了一篇：氧化鋯、一種新型的熱擠壓模材料。資料介紹該材料是不完全穩定的氧化鋯陶瓷材料，并具有在擠壓條件下工作所期望的機械和熱力特性，能極好的控制產品尺寸及延長模子壽命。用作銅的熱擠壓模，平均熱擠壓制品為485根，單模最高壽命達1142根。由此看出，該材料用作銅擠壓模具，使用壽命是不長的。

本發明的目的是設計出一種不僅具有良好的熱穩定性，高的紅硬性及優異的耐磨性，又具備優良的抗急冷急熱和抗高溫氧化的，作為銅擠壓模具，其使用壽命長的新型金屬陶瓷材料。

為滿足上述要求，本發明設計了一種新的金屬陶瓷材料，該材料的組成含有金屬W、Cr、Ni、Fe、Co等元素，同時還加入陶瓷相三氧化二鋁和三氧化二鑭。

本發明金屬陶瓷材料中的鎢，具有良好的熱強性和紅硬性，熔點高，在所選用的燒結溫度下，晶粒不易長大，并能與鉻形成固溶體，其重量百分比為40-70%。

在本發明中加入鉻，可以提高金屬陶瓷材料的耐磨性和抗氧化性，并能阻止表面層熱裂紋的形成與擴展。其重量百分比為12-38%。

作為陶瓷相的三氧化二鋁，具有很好的耐磨性和高溫硬度、強度，氧化鋁與氧化鉻形成固溶體，可改善材料的結合性能，并有良好的化學穩定性，其加入量（重量百分比）為7-25%。

在本發明中加入三氧化二鑭和金屬鎳，對金屬陶瓷材料起到了重要作用，三氧化二鑭可與三氧化二鋁形成固溶體，提高了材料的抗熱震性和高溫強度，其重量百分比為0-10%。金屬鎳（或鐵、鈷）可以與鎢、鉻形成固溶體，能夠提高金屬陶瓷材料的韌性、強度和材料的致密度，改善了金屬陶瓷材料的加工性能，其重量百分比為1.5～2.0%。金屬元素鐵、鈷能夠部分或全部取代金屬鎳，雖然對金屬陶瓷作為熱擠壓模具帶來使用壽命稍有降低或不受影響，作為添加元素加入到本發明金屬陶瓷中也是可以的，但是金屬元素鎳、鐵、鈷中任一種元素或兩種以上元素添加到本發明金屬陶瓷材料中，其重量百分比為1.5-20%。

根據上述理由，本發明提出的新型金屬陶瓷材料，其化學成分為（重量百分比）：40-70%W;12-38%Cr;0-10%La₂O₃;7-25%Al₂O₃;Ni、Fe、Co三個元素中的一種或兩種以上之和為1.5～20%。

本發明金屬陶瓷材料是采用粉末冶金工藝制備。其生產工藝流程是：配料-混料-成型-燒結-機加工。

1.配料：按重量百分比稱量各種原料。粉末純度、粒度由表1給出。

3.成型：將混勻的粉末裝入彈性塑料套內，采用等靜壓成型，壓力為2T/cm²，壓制收縮率為18%左右，壓坯密度為理論密度的75～80%。

4.燒結：燒結是在高溫燒結爐中進行燒結，并有保護氣體進行保護。

5.機械加工：采用車削加工或磨削加工，都能夠獲得良好的表面光潔度。