一种聚晶金刚石拉丝模的热压烧结制作工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及拉丝模技术领域，尤其涉及一种聚晶金刚石拉丝模的热压烧结制作工 艺。
【背景技术】
[0002] 在金属压力加工中，在外力的作用下使金属强行通过模具，金属横截面积被压缩， 并获得所需要的横截面积、形状和尺寸的工具称为拉丝模，它是一种使金属丝由粗到细，逐 步达到人们所需要的尺寸的工具，由模套和模芯两部分组成，在使用的过程中，由于拉拔的 作用，会使模具发生不同程度的损伤，质量好的模具对于提高企业的生产效率，降低企业的 成本是至关重要的，要想降低成本，获得稳定长时间的拉拔，精确地尺寸，较好的表面质量， 没有高质量的拉丝模具是难以实现的。
[0003] 聚晶金刚石是用经过认真挑选的质量优良的人造金刚石单晶加上少量的硅、钛等 结合剂，在高温高压的条件下聚合而成，以其高硬度、高耐磨性以及优良的性价比等特点越 来越受到拉丝行业的青睐，成为拉丝行业应用最广泛的模芯材料，但是金刚石脆性较大，难 于加工，在制备模具以及模具的使用过程中会发生脆性爆裂，影响企业的产品质量，拉丝模 在模芯表面会进行镶套保护模芯。拉丝模芯的镶套是模具生产过程中的一个重要环节，其 中镶套的成分以及镶套工艺是直接影响拉丝模成品质量的重要因素。目前常用的金刚石拉 丝模镶套方法有两种：一种是热镶，一种是粉末镶，其中以粉末镶套最为突出。现有技术中 的模具在模芯的利用率，使用寿命和模具修复方面还不能达到另人们满意的程度。
[0004] 因此，如何选择镶套用金属粉末的成分，优化镶套工艺，提高模芯的利用率，得到 综合性能好的模具，延长模具的使用寿命，提高生产的效率，降低生产成本是目前亟待解决 的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种聚晶金刚石拉丝模的热压烧 结制作工艺，实现了模具的镶套制作工艺的优化，得到综合性能好的模具，提高模具制备过 程中模芯的利用率，延长模具的使用寿命，增加模具的修复次数。
[0006] 本发明公开了一种聚晶金刚石拉丝模的热压烧结制作工艺，所述拉丝模包括聚晶 金刚石模芯、镶套和具有内腔的钢套，镶套包裹模芯并设于钢套的内腔中，镶套由顶部、底 部和环绕模芯的周部组成，镶套采用金属粉末烧结而成；镶套制作工艺包括如下步骤：
[0007]S1、按质量百分比将34-37wt%的铁粉、20-25wt%的镍粉、15-19wt%的铜粉、 8-10wt%的铝粉、8-10wt%的锌粉、l-2wt%的锡粉、l-2wt%的镁粉、2-3wt%的银粉、 l-2wt%的磷粉、2-3wt%的锌-30wt%错中间合金粉混合均勻得到金属粉；
[0008]S2、将钢套放置在石墨模具中；
[0009]S3、称取A单位S1中配制的金属粉倒入钢套中，震动石墨模具使金属粉均匀平整， 将石墨压柱插入石墨模具中压住金属粉，放入烧结机内以2. 2-3. 2MPa压力冷压将金属粉 压实形成镶套底部；
[0010] S4、在聚晶金刚石模芯的第一端面涂抹粘结剂，将聚晶金刚石模芯置于钢套中，使 聚晶金刚石模芯上涂抹粘结剂的第一端面粘结在镶套底部；
[0011]S5、称取B单位S1中配制的金属粉倒入钢套中，使金属粉充满聚晶金刚石模芯的 周围空间，震动石墨模具使金属粉均匀平整，将石墨压柱插入石墨模具中压住金属粉，放入 烧结机内以1. 8-2. 7MPa的压力冷压将金属粉压实形成镶套周部；
[0012]S6、称取C单位S1中配制的金属粉倒入钢套中，震动石墨模具使金属粉均匀平 整，将石墨压柱插入石墨模具中压住金属粉，放入烧结机内进行热压烧结将金属粉压实 形成镶套顶部；在热压烧结过程中，镶套底部、周部和顶部热压形成一体镶套，并且，镶 套、聚晶金刚石模芯和钢套热压成一体形成聚晶金刚石拉丝模；其中热压烧结过程如下： 在2. 0-2. 5MPa压力下从室温升温到590-620°C，提高压力到3. 5-5.OMPa后继续升温至 630-670°C，将压力升至5. 0-5. 5MPa保温保压120-300秒后，维持压力为5. 0-5. 5MPa降温 至200°C以下；
[0013]S7、卸压后取出产品得到聚晶金刚石拉丝模。
[0014] 优选地，所述金属粉按质量百分比包括：35wt%的铁粉、22wt%的镍粉、16wt%的 铜粉、9wt%的错粉、9wt%的锌粉、1. 5wt%的锡粉、1. 5wt%的镁粉、2. 2wt%的银粉、lwt% 磷粉、2. 8wt%的锌-30wt%错中间合金粉。
[0015] 优选地，在S3中，冷压压力为2. 5-3.OMPa。
[0016] 优选地，在S5中，冷压压力为2. 0-2. 5MPa。
[0017] 优选地，在S6中，升温速率为20°C/min，降温速率为20°C/min，最高烧结温度为 635-665°C，最高压力为5. 2-5. 4MPa，保温保压时间为130-290秒。
[0018] 优选地，在S6中，最高烧结温度为650°C，最高压力为5. 5MPa，保温保压时间为200 秒。
[0019] 优选地，所述金属粉末颗粒度为160目左右，具体地，其颗粒度可以在160 ±10目。
[0020] 本发明中，通过采用新的镶套用金属粉配方和对热压烧结工艺的改进，提升了聚 晶金刚石拉丝模模套的综合性能，提高模具制备过程中聚晶金刚石模芯的利用率，延长拉 丝模具的使用寿命，增加模具的修复次数。
[0021] 在本发明中，采用了新的镶套用金属粉配方，配方以铁-镍-铜系为基并添加了其 他元素组成。一方面，配方中提高了锌的含量同时相应的调整了镍、锡的含量，在降低成本 的同时，易于形成金属间化合物，使形成的镶套与模芯和钢套紧密贴合，在模具使用过程中 不易剥落，增加镶套的耐磨性，延长了模具的使用寿命，增加了模具可修复次数；另一方面， 减小了金属粉的颗粒大小，金属粉末粒度为160目左右，细化了晶粒，增加了形成镶套的致 密度，延长模具的使用寿命。
[0022] 在本发明中，优化了镶套的工艺，采用冷压成型-热压烧结的工艺过程，采用冷 压，减少热量投入的同时能防止聚晶金刚石在高温条件下的脆裂，提高模芯的利用率；另一 方面，采用热压烧结，在热压烧结过程中，根据烧结体的特点，在不同的温度下采用了不同 的压力，缩短了烧结的时间，减少了聚晶金刚石在烧结过程中的脆裂，选择了可以相互补偿 的最高烧结温度、保温保压时间和烧结压力，最高烧结温度为630-670°C，保温保压时间为 120-300秒，烧结压力为5. 0-5. 5MPa，达到了一次晶粒发展成熟，晶界明显，交角近120°C， 没有过分的二次晶粒长大，收缩均匀，气孔小，烧结紧密且耗能少，改善了模具的综合性能； 在烧结完成后进行保压降温，在防止过烧的情况下利用余热提高材料的性能，提高能量的 利用率，制造的镶套颜色光亮、与聚晶金刚石模芯和钢套贴合紧密，减少了模芯的脆裂，提 高了模芯80%的利用率，为拉丝行业的公司节约了成本。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明中聚晶金刚石拉丝模的结构示意图。
[0024] 图2为本发明中聚晶金刚石拉丝模的热压烧结制作工艺中S3步骤的工作状态示 意图。
[0025] 图3为本发明中聚晶金刚石拉丝模的热压烧结制作工艺中S4步骤的工作状态示 意图。
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