专利名称：一种金属陶瓷模具材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属陶瓷材料，特别涉及有色金属热加工用的金属陶瓷模具材料。
金属陶瓷模具材料由于具有良好的热稳定性、优异的抗急冷急热性能、较高的红硬性和耐磨性等，已被广泛用于有色金属材料的热挤压模具，如铜材的热挤压模具。
(《Metal Progress》1984，Vol.125，No2，P21-28)资料中公布了一种含氧化锆的热挤压模具材料，文中介绍该材料是不完全稳定的氧化锆陶瓷材料，具有挤压条件下所需的机械性能和热力特性。作为铜材的热挤压模具，平均寿命为485次，寿命较低，其原因是该材料综合性能较低，特别是红硬性和耐磨较差，容易产生裂纹。
中国专利ZL86107658B提供了一种热加工用金属陶瓷模具材料。该材料的化学成分(重量％)为w 40-70％，Cr 12-38％，Al2O37-25％，La2O30-10％，Ni、Co、Fe中任一种或任两种以上之和为1.5-20％。该材料具有较高的红硬性及热稳定性，良好的耐磨性和抗高温氧化性能，以及优良的抗急冷急热性能。当用作铜材的热挤压模具时，其平均使用寿命达1650次，最高达3100次。但也存在不足之处，平均使用寿命仍不理想。究其原因，该材料的韧性及抗急冷急热性能仍待提高。
本发明的目的在于提供一种不仅红硬性高，热稳定好，抗氧化性和耐磨性优良，而且韧性好，抗急冷急热性能更为优异的金属陶瓷模具材料。
根据上述目的，本发明一种金属陶瓷模具材料的化学成分(重量％)为w 10-60％，Cr 38.5-80％，Al2O31-30％，La2O30-15％，Ni、Co、Fe中任一种或任两种以上之和为0.5-20％。
在化学成分中，w能显著提高材料的高温强度和耐热性能。
Cr的加入，一是提高材料的高温抗氧化性能，二是提高材料的耐磨性；另外，本发明中还大大提高了Cr含量。Cr含量的提高，能与其它合金元素形成更多的固溶体，提高材料的韧性，有效地延缓裂纹的形成，阻止裂纹的扩展，从而进一步提高抗急冷急热性能，提高模具使用寿命；作为陶瓷相的Al2O3和La2O3的加入。能够提高材料的耐磨性和抗氧化性，同时，它们之间能形成固溶体，能有效阻止表面热裂纹的形成及扩展，进一步提高材料的抗热震性能和高温强度。材料中Ni、Co、Fe的加入，能与w、Cr形成固溶合金，提高材料的韧性、强度和密度，并改善材料的加工性能。
本发明金属陶瓷模具材料采用粉末冶金工艺生产，其生产工艺流程为配料—混料—成型—烧结—机加工。
(1)配料按照化学成分范围配备各种粉末原料，各种原料的纯度均要求大于99％，其粒度小于50μ。
(2)混料将配备好的各种粉末原料装入混料机中进行混合，直至混合均匀。
(3)成型将混合均匀的混合料装入弹性塑料套内，采用等静压型方法压制，压坯密度为理论密度的75-80％。
(4)烧结将压制成型的坯料置于高温烧结炉中进行烧结处理。烧结在保护气体下进行。
(5)机械加工将烧结成型的坯料，按照用户要求，进行机械加工、成为制品。
与现有技术相比，本发明具有如下优点1、本发明材料不仅具有较高的红硬性、热稳定性及耐磨性，而且韧性好；抗急冷急热性能优异。
2、使用寿命长，用作铜材的热挤压模具时，其平均使用寿命可达2000次以上，最高使用寿命3800次。
3、由于使用寿命提高，不仅节约了模具的成本费用，而且更换模具次数少，可大大提高生产效率。
实施例根据本发明所述的化学成分范围和生产工艺，制备3批金属陶瓷模具材料，3批材料的具体化学成分如表1所示，各种原料的纯度和粒度如表2所示。原料经配备混合和成型后，进行烧结，对烧结后的制品进行取样，测其硬度，并进行抗急冷急热性能试验。抗急冷急热试验方法是将样品放入加热炉中从室温加热至1000℃，将保温均热后，将样品从加热炉中取出，并立即淬入室温水中，待完全冷却后，再将样品放入加热炉中，再从室温加热至1000℃，等保温均热后，样品再从加热炉中取出，立即淬入室温冷水中，如此反复，直至样品出现四倍放大镜下，可视裂纹为止，一热一冷算作一次。试样尺寸为25×20×8mm，在一端正中央开深1.5mm，＜60°的缺口，经30次循环后，观察裂纹长度，同时取样品加工成热挤压模具，进行挤压铜材的使用寿命试验。上述各项试验结果均列入表3。
本发明还以中国专利ZL86107658B为对比例，在实施本发明实施例的同时，还按对比例的化学成分范围，配制了一批对比例，其制备的生产工艺过程、试验条件和试验项目，完全与本发明实施例相同，其化学成分、粉末原料纯度和粒度及各项试验结果也分别列入表1、表2和表3中。
表1实施例与对比例的化学成分(重量％)
表2实施例及对比例粉末原料的纯度和粒度
表3实施例及对比例的高温硬度、抗急冷急热和模具使用寿命试验结果
权利要求
1.一种金属陶瓷模具材料，其特征在于具体的化学成分(重量％)为w 10-60％，Cr 38.5-80％，Al2O31-30％，La2O30-15％，Ni、Co、Fe中任一种或任两种以上之和为0.5-20％。
全文摘要
本发明涉及金属陶瓷材料,特别涉及金属陶瓷模具材料。本发明的具体化学成分(重量%)为:w10－60%,Cr38.5－80%,Al
文档编号C22C30/00GK1332262SQ01123510
公开日2002年1月23日 申请日期2001年7月27日 优先权日2001年7月27日
发明者周凤池, 肖振声 申请人:安泰科技股份有限公司, 钢铁研究总院