一種金屬陶瓷模具材料的製作方法
2023-12-01 06:15:11 2
本發明涉及一種模具材料，具體是一種金屬陶瓷模具材料。
背景技術：
金屬陶瓷是由陶瓷硬質相與金屬或合金粘結相組成的複合材料。金屬陶瓷既保持了陶瓷的高強度、高硬度、耐磨損、耐高溫、抗氧化和化學穩定性等特性，又具有較好的金屬韌性和可塑性。
根據各組成相所佔百分比不同，金屬陶瓷分為以陶瓷為基質和以金屬為基質兩類。金屬基金屬陶瓷通常具有高溫強度高、密度小、易加工、耐腐蝕、導熱性好等特點，因此常用於製造飛機和飛彈的結構件、發動機活塞、化工機械零件等。陶瓷基金屬陶瓷主要可以細分為以下幾種類型：
1)氧化物基金屬陶瓷。以氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈹等為基體，與金屬鎢、鉻或鈷複合而成，具有耐高溫、抗化學腐蝕、導熱性好、機械強度高等特點，可用作飛彈噴管襯套、熔鍊金屬的坩堝和金屬切削刀具。
2)碳化物基金屬陶瓷。以碳化鈦、碳化矽、碳化鎢等為基體，與金屬鈷、鎳、鉻、鎢、鉬等金屬複合而成，具有高硬度、高耐磨性、耐高溫等特點，用於製造切削刀具、高溫軸承、密封環、撿絲模套及透平葉片。
3)氮化物基金屬陶瓷。以氮化鈦、氮化硼、氮化矽和氮化鉭為基體，具有超硬性、抗熱振性和良好的高溫蠕變性，應用較少。
4)硼化物基金屬陶瓷。以硼化鈦、硼化鉭、硼化釩、硼化鉻、硼化鋯、硼化鎢、硼化鉬、硼化鈮、硼化鉿等為基體，與部分金屬材料複合而成。
5)矽化物基金屬陶瓷。以矽化錳、矽化鐵、矽化鈷、矽化鎳、矽化鈦、矽化鋯、矽化鈮、矽化釩、矽化鈮、矽化鉭、矽化鉬、矽化鎢、矽化鋇等為基體，與部分或微量金屬材料複合而成。其中矽化鉬金屬陶瓷在工業中得到廣泛地應用。
現有的金屬陶瓷模具材料仍然存在強度較低、使用壽命較短、耐腐蝕性能差的缺點。因此，本發明提供一種強度高、外觀好、使用壽命長、耐腐蝕的高品金屬陶瓷模具材料。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種金屬陶瓷模具材料，以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種金屬陶瓷模具材料，包括以下重量份數的原料：NbC 5-8份、氧化鋯10-25份、碳化矽8-12份、鋁粉10-15份、Ni粉2-8份、膨潤土2-10份、烯基琥珀酸酐8-15份、液體石蠟5-10份、氧化鉬4-8份、硬脂酸鋅5-10份、環氧樹脂10-15份、三乙二醇二異辛酸酯5-15份、高嶺土2-8份、碳酸鈣5-15份、甲殼質5-10份。
作為本發明進一步的方案：包括以下重量份數的原料：NbC 6-8份、氧化鋯10-22份、碳化矽9-11份、鋁粉11-13份、Ni粉5-7份、膨潤土6-8份、烯基琥珀酸酐9-12份、液體石蠟6-9份、氧化鉬6-8份、硬脂酸鋅6-9份、環氧樹脂11-13份、三乙二醇二異辛酸酯7-10份、高嶺土6-8份、碳酸鈣7-12份、甲殼質6-8份。
作為本發明再進一步的方案：包括以下重量份數的原料：NbC 7份、氧化鋯15份、碳化矽10份、鋁粉12份、Ni粉6份、膨潤土7份、烯基琥珀酸酐10份、液體石蠟8份、氧化鉬7份、硬脂酸鋅8份、環氧樹脂12份、三乙二醇二異辛酸酯9份、高嶺土7份、碳酸鈣10份、甲殼質7份。
一種金屬陶瓷模具材料的製備方法，包括以下步驟：
(1)按照上述配方稱取NbC、氧化鋯、碳化矽、鋁粉、Ni粉、膨潤土、烯基琥珀酸酐、液體石蠟、氧化鉬、硬脂酸鋅、環氧樹脂、三乙二醇二異辛酸酯、高嶺土、碳酸鈣、甲殼質，備用；
(2)將NbC、氧化鋯、碳化矽、鋁粉、Ni粉、膨潤土、高嶺土、碳酸鈣、甲殼質、液體石蠟、氧化鉬、環氧樹脂放入球磨機中，採用幹法球磨，球磨時間2-5h；
(3)將烯基琥珀酸酐、硬脂酸鋅和三乙二醇二異辛酸酯混合後放入步驟(2)所得物中，採用溼法球磨，球磨時間3-5h；
(4)將上步所得物放入真空乾燥箱中，真空度小於0.099MPa，乾燥溫度為75-85℃，乾燥時間2-3h；
(5)將上步所得物經過研磨過200-500目篩，再進行造粒，即得成品。
作為本發明再進一步的方案：所述步驟(2)將NbC、氧化鋯、碳化矽、鋁粉、Ni粉、膨潤土、高嶺土、碳酸鈣、甲殼質、液體石蠟、氧化鉬、環氧樹脂放入球磨機中，採用幹法球磨，球磨時間3h。
作為本發明再進一步的方案：所述步驟(3)將烯基琥珀酸酐、硬脂酸鋅和三乙二醇二異辛酸酯混合後放入步驟(2)所得物中，採用溼法球磨，球磨時間4h。
作為本發明再進一步的方案：所述步驟(4)將上步所得物放入真空乾燥箱中，真空度小於0.099MPa，乾燥溫度為78℃，乾燥時間2.5h。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
該金屬陶瓷模具材料通過原料復配發生協同作用，具有強度高、外觀好、耐磨性能好、耐腐蝕性能強、抗熱震性好、使用壽命長、適用範圍廣的優點；該金屬陶瓷模具材料原料易得，製備方法簡單，生產成本更低；另外，該金屬陶瓷材料還具有製備周期短、生產效率高的優點。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。
實施例1
一種金屬陶瓷模具材料，包括以下重量份數的原料：NbC 5份、氧化鋯10份、碳化矽8份、鋁粉10份、Ni粉2份、膨潤土2份、烯基琥珀酸酐8份、液體石蠟5份、氧化鉬4份、硬脂酸鋅5份、環氧樹脂10份、三乙二醇二異辛酸酯5份、高嶺土2份、碳酸鈣5份、甲殼質5份。
一種金屬陶瓷模具材料的製備方法，包括以下步驟：
(1)按照上述配方稱取NbC、氧化鋯、碳化矽、鋁粉、Ni粉、膨潤土、烯基琥珀酸酐、液體石蠟、氧化鉬、硬脂酸鋅、環氧樹脂、三乙二醇二異辛酸酯、高嶺土、碳酸鈣、甲殼質，備用；
(2)將NbC、氧化鋯、碳化矽、鋁粉、Ni粉、膨潤土、高嶺土、碳酸鈣、甲殼質、液體石蠟、氧化鉬、環氧樹脂放入球磨機中，採用幹法球磨，球磨時間2h；
(3)將烯基琥珀酸酐、硬脂酸鋅和三乙二醇二異辛酸酯混合後放入步驟(2)所得物中，採用溼法球磨，球磨時間3h；
(4)將上步所得物放入真空乾燥箱中，真空度小於0.099MPa，乾燥溫度為75℃，乾燥時間2h；
(5)將上步所得物經過研磨過200目篩，再進行造粒，即得成品。
實施例2
一種金屬陶瓷模具材料，包括以下重量份數的原料：NbC 8份、氧化鋯25份、碳化矽12份、鋁粉15份、Ni粉8份、膨潤土10份、烯基琥珀酸酐15份、液體石蠟10份、氧化鉬8份、硬脂酸鋅10份、環氧樹脂15份、三乙二醇二異辛酸酯15份、高嶺土8份、碳酸鈣15份、甲殼質10份。
一種金屬陶瓷模具材料的製備方法，包括以下步驟：
(1)按照上述配方稱取NbC、氧化鋯、碳化矽、鋁粉、Ni粉、膨潤土、烯基琥珀酸酐、液體石蠟、氧化鉬、硬脂酸鋅、環氧樹脂、三乙二醇二異辛酸酯、高嶺土、碳酸鈣、甲殼質，備用；
(2)將NbC、氧化鋯、碳化矽、鋁粉、Ni粉、膨潤土、高嶺土、碳酸鈣、甲殼質、液體石蠟、氧化鉬、環氧樹脂放入球磨機中，採用幹法球磨，球磨時間5h；
(3)將烯基琥珀酸酐、硬脂酸鋅和三乙二醇二異辛酸酯混合後放入步驟(2)所得物中，採用溼法球磨，球磨時間5h；
(4)將上步所得物放入真空乾燥箱中，真空度小於0.099MPa，乾燥溫度為85℃，乾燥時間3h；
(5)將上步所得物經過研磨過500目篩，再進行造粒，即得成品。
實施例3
一種金屬陶瓷模具材料，包括以下重量份數的原料：NbC 7份、氧化鋯15份、碳化矽10份、鋁粉12份、Ni粉6份、膨潤土7份、烯基琥珀酸酐10份、液體石蠟8份、氧化鉬7份、硬脂酸鋅8份、環氧樹脂12份、三乙二醇二異辛酸酯9份、高嶺土7份、碳酸鈣10份、甲殼質7份。
一種金屬陶瓷模具材料的製備方法，包括以下步驟：
(1)按照上述配方稱取NbC、氧化鋯、碳化矽、鋁粉、Ni粉、膨潤土、烯基琥珀酸酐、液體石蠟、氧化鉬、硬脂酸鋅、環氧樹脂、三乙二醇二異辛酸酯、高嶺土、碳酸鈣、甲殼質，備用；
(2)將NbC、氧化鋯、碳化矽、鋁粉、Ni粉、膨潤土、高嶺土、碳酸鈣、甲殼質、液體石蠟、氧化鉬、環氧樹脂放入球磨機中，採用幹法球磨，球磨時間3h；
(3)將烯基琥珀酸酐、硬脂酸鋅和三乙二醇二異辛酸酯混合後放入步驟(2)所得物中，採用溼法球磨，球磨時間4h；
(4)將上步所得物放入真空乾燥箱中，真空度小於0.099MPa，乾燥溫度為78℃，乾燥時間2.5h；
(5)將上步所得物經過研磨過300目篩，再進行造粒，即得成品。
實施例4
一種金屬陶瓷模具材料，包括以下重量份數的原料：NbC 6份、氧化鋯10份、碳化矽9份、鋁粉11份、Ni粉5份、膨潤土6份、烯基琥珀酸酐9份、液體石蠟6份、氧化鉬6份、硬脂酸鋅6份、環氧樹脂11份、三乙二醇二異辛酸酯7份、高嶺土6份、碳酸鈣7份、甲殼質6份。
一種金屬陶瓷模具材料的製備方法，包括以下步驟：
(1)按照上述配方稱取NbC、氧化鋯、碳化矽、鋁粉、Ni粉、膨潤土、烯基琥珀酸酐、液體石蠟、氧化鉬、硬脂酸鋅、環氧樹脂、三乙二醇二異辛酸酯、高嶺土、碳酸鈣、甲殼質，備用；
(2)將NbC、氧化鋯、碳化矽、鋁粉、Ni粉、膨潤土、高嶺土、碳酸鈣、甲殼質、液體石蠟、氧化鉬、環氧樹脂放入球磨機中，採用幹法球磨，球磨時間4h；
(3)將烯基琥珀酸酐、硬脂酸鋅和三乙二醇二異辛酸酯混合後放入步驟(2)所得物中，採用溼法球磨，球磨時間4.5h；
(4)將上步所得物放入真空乾燥箱中，真空度小於0.099MPa，乾燥溫度為80℃，乾燥時間2.8h；
(5)將上步所得物經過研磨過400目篩，再進行造粒，即得成品。
實施例5
一種金屬陶瓷模具材料，包括以下重量份數的原料：NbC 8份、氧化鋯22份、碳化矽11份、鋁粉13份、Ni粉7份、膨潤土8份、烯基琥珀酸酐12份、液體石蠟9份、氧化鉬8份、硬脂酸鋅9份、環氧樹脂13份、三乙二醇二異辛酸酯10份、高嶺土8份、碳酸鈣12份、甲殼質8份。
一種金屬陶瓷模具材料的製備方法，包括以下步驟：
(1)按照上述配方稱取NbC、氧化鋯、碳化矽、鋁粉、Ni粉、膨潤土、烯基琥珀酸酐、液體石蠟、氧化鉬、硬脂酸鋅、環氧樹脂、三乙二醇二異辛酸酯、高嶺土、碳酸鈣、甲殼質，備用；
(2)將NbC、氧化鋯、碳化矽、鋁粉、Ni粉、膨潤土、高嶺土、碳酸鈣、甲殼質、液體石蠟、氧化鉬、環氧樹脂放入球磨機中，採用幹法球磨，球磨時間2.5h；
(3)將烯基琥珀酸酐、硬脂酸鋅和三乙二醇二異辛酸酯混合後放入步驟(2)所得物中，採用溼法球磨，球磨時間3.5h；
(4)將上步所得物放入真空乾燥箱中，真空度小於0.099MPa，乾燥溫度為77℃，乾燥時間2-3h；
(5)將上步所得物經過研磨過300目篩，再進行造粒，即得成品。
該金屬陶瓷模具材料通過原料復配發生協同作用，具有強度高、外觀好、耐磨性能好、耐腐蝕性能強、抗熱震性好、使用壽命長、適用範圍廣的優點；該金屬陶瓷模具材料原料易得，製備方法簡單，生產成本更低；另外，該金屬陶瓷材料還具有製備周期短、生產效率高的優點。
上面對本專利的較佳實施方式作了詳細說明，但是本專利並不限於上述實施方式，在本領域的普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下做出各種變化。