一种耐高温金属陶瓷模具材料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐高温金属陶瓷模具材料，其由以下质量百分含量的材料进行熔融和浇注制成：4％～12％的铬、3％～5％的钴、1％～3％的钼、5％～10％的二氧化锆、2％～8％的碳化钛、5％～15％的三氧化二铝，余量为钨。本案制得的耐高温金属陶瓷模具材料不仅具有优异的红硬性、热稳定性、耐磨性、抗氧化及耐高温特性，而且添加二氧化锆/碳化钛/三氧化二铝/氮化硅这一陶瓷相金属氧化物组合，极大地提高了模具的韧性、机械强度、抗热震性和抗急冷急热性能，显著增加了模具的使用寿命，最高使用寿命超过2万次。
【专利说明】一种耐高温金属陶瓷模具材料
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工程材料加工领域，特别涉及一种耐高温金属陶瓷模具材料。
【背景技术】
[0002] 模具是国民经济各部门重要的工艺装备，享有"工业之母"的美誉。模具成型具有 效率高、质量好、节约原材料、降低成本等许多优点。据统计，飞机、坦克、汽车、拖拉机、电机 电器、仪器仪表等产品的60%以上的零件，自行车、洗衣机、电冰箱、电风扇、空调、照相机等 产品的85%以上的零件，都要用模具生产。没有模具就没有现代化的工业发展，世界各国都 非常重视模具工业。
[0003] 影响模具使用寿命的因素有：设计结构、成形及制造工艺、模具材料的选用、热处 理工艺及表面强化、润滑及使用维护等。在模具失效的诸多因素中，由于模具用材不当而引 起的失效，约占50%。由此可见，正确的用材对模具寿命起到至关重要的作用。
[0004] 传统的模具材料多为纯金属合金材料，但近年来，随着加工业的不断发展壮大，对 模具的质量也提出了越来越高的要求。为了追求企业利润最大化，人们不断尝试在制造出 一种高寿命耐高温的优质模具，以尽可能的分摊成本投入。但传统的合金模具在高温工作 环境下普遍寿命不高，经高温及长期磨损下易开裂损坏。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种耐高温金属陶瓷模具材料，该 材料原料易得，制造成本低廉，制备工艺简单。
[0006] 本发明的技术方案概述如下：
[0007] -种耐高温金属陶瓷模具材料，由以下质量百分含量的材料进行熔融和浇注制 成：
[0008] 铬 4%?12%; 钴 3%?5%; 钼 1%?3%; 二氧化锆 5%?10%; 碳化钛 2%?8%; 三氧化二铝 5%?15%; 余量为鹤。
[0009] 优选的是，所述的耐高温金属陶瓷模具材料，由以下质量百分含量的材料进行熔 融和浇注制成：
[0010] 铬 4%?12%; 钴 3%?5%; 钼 1%?3%; 二氧化锆 5%?10%; 碳化钛 2%?8%; 三氧化二铝 5%?15%; 锰 1%?2%; 氮化硅 3%?5%; 余量为鹤。
[0011] 优选的是，所述的耐高温金属陶瓷模具材料，由以下质量百分含量的材料进行熔 融和浇注制成：
[0012] 铬 8%; 钴 4%; 钼 2%; 二氧化锆 7.5%; 碳化钛 5%; 三氧化二铝 10%; 锰 1.5%; 氮化硅 4%; 钨 58%。
[0013] 优选的是，所述的耐高温金属陶瓷模具材料，所述熔融的温度范围为1630? 1750。。。
[0014] 优选的是，所述的耐高温金属陶瓷模具材料，所述浇注的温度范围为1310? 1390°C。
[0015] 本发明的有益效果是：本案制得的金属陶瓷模具材料不仅具有优异的红硬性、热 稳定性、耐磨性、抗氧化及耐高温特性，而且添加二氧化锆/碳化钛/三氧化二铝/氮化硅 这一陶瓷相金属氧化物组合，极大地提高了模具的韧性、机械强度、抗热震性和抗急冷急热 性能，显著增加了模具的使用寿命，最高使用寿命超过2万次。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书 文字能够据以实施。
[0017] 本案提出一种耐高温金属陶瓷模具材料，由以下质量百分含量的材料进行熔融和 浇注制成：
[0018] 铬 4%?12%; 钴 3%?5%; 钼 1%?3%; 二氧化锆 5%?10%; 碳化钛 2%?8%; 三氧化二铝 5%?15%; 锰 1%?2%; 氮化硅 3%?5%; 余量为鹤
[0019] 其中，二氧化锆/碳化钛/三氧化二铝/氮化硅为金属陶瓷相材料，其兼具金属和 陶瓷的优点，它们密度小，硬度高，耐高温，导热性好，不会因骤冷骤热而脆裂。三氧化二铝 和二氧化锆具有耐高温、抗化学侵蚀、高机械强度和高导热性等优点，碳化钛和氮化硅具有 耐高温、超硬性、抗热震性和良好的高温蠕变性等特点。
[0020] 在材料中加入铬、钴和钥，是为了与金属陶瓷材料熔融后发挥更优异的物理性能， 使材料凝固时处于相变共晶点，便于掌控成型工艺，降低模具加工成本。锰可以调节材料的 临界淬火速度，增加材料自身的稳定性。钨作为材料的主体，可以提升材料机械强度和抗高 温性能，同时也可以改善材料的韧性、硬度、耐磨性及抗急冷急热能力。
[0021] 在制备时，按上述配方将各原料混合后，分别进行熔融和浇注，熔融的温度范围优 选为1630?1750°C，过低则导致原料无法充分融合；为保证融化后原料的流动性，在浇注 时，其温度范围优选为1310?1390°C。在浇注后的退火工艺则使用本领域的常用工艺即 可。制得的模具材料拉伸强度> 4500Mpa，冲击韧性> 70J/cm2，HRC> 70,高温下使用寿命 > 2万次。
[0022] 实施例1
[0023] 该耐高温金属陶瓷模具材料由以下质量百分含量的材料进行熔融和浇注制成：
[0024] 铬 4%; 钴 3%; 钼 1%; 二氧化锆 5%;
[0025] 碳化钛 2%; 三氧化二铝 5%; 钨 80%。
[0026] 实施例2
[0027] 该耐高温金属陶瓷模具材料由以下质量百分含量的材料进行熔融和浇注制成：
[0028] 铬 12%; 钴 5%; 钼 3%; 二氧化锆 10%; 碳化钛 8%; 三氧化二铝 15%; 钨 47%。
[0029]实施例3
[0030] 该耐高温金属陶瓷模具材料由以下质量百分含量的材料进行熔融和浇注制成：
[0031] 铬 4%; 钴 3%; 钼 1%; 二氧化锆 5%; 碳化钛 2%; 三氧化二铝 5%; 锰 1%; 氮化硅 3%, 钨 76%。
[0032] 实施例4
[0033] 该耐高温金属陶瓷模具材料由以下质量百分含量的材料进行熔融和浇注制成：
[0034] 铬 12%; 钴 5%; 钼 3%; 二氧化锆 10%; 碳化钛 8%; 三氧化二铝 15?/〇; 猛 2%; 氮化桂 5%; 钨 40%。
[0035] 实施例5
[0036] 该耐高温金属陶瓷模具材料由以下质量百分含量的材料进行熔融和浇注制成：
[0037] 铬 8%; 钴 4%,
[0038] 钼 2%; 二氧化锆 7.5%; 碳化钛 5%; 三氧化二铝 10%; 锰 1.5%; 氮化硅 4%; 钨 58%。
[0039] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列 运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地 实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限 于特定的细节。
【权利要求】
1. 一种耐高温金属陶瓷模具材料，其特征在于，由以下质量百分含量的材料进行熔融 和浇注制成：
2. 根据权利要求1所述的耐高温金属陶瓷模具材料，其特征在于，由以下质量百分含 量的材料进行熔融和浇注制成：
3. 根据权利要求2所述的耐高温金属陶瓷模具材料，其特征在于，由以下质量百分含 量的材料进行熔融和浇注制成：
4. 根据权利要求1所述的耐高温金属陶瓷模具材料，其特征在于，所述熔融的温度范 围为 1630 ?1750°C。
5. 根据权利要求1所述的耐高温金属陶瓷模具材料，其特征在于，所述浇注的温度范 围为 1310 ?1390°C。
【文档编号】C22C32/00GK104357725SQ201410563547
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】陈祥保, 陈君 申请人:常熟市金成模具有限公司