[发明专利]一种高强度模具用金属陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属陶瓷材料领域，涉及一种高强度模具用金属陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

金属陶瓷可分成氧化物基金属陶瓷、碳化物基金属陶瓷、氮化物基金属陶瓷和硼化物基金属陶瓷。金属陶瓷由于微小的陶瓷粒子均匀分布在连续的金属相中，形成一种连续的薄膜，将分散而均匀分布的陶瓷颗粒包裹，导致金属陶瓷同时具有金属和陶瓷的特性，既通过金属的优良塑性、导热性提高材料承受机械及热应力的能力，同时陶瓷相强化金属基体使材料获得更高的强度与硬度。纯金属在高温中容易被氧化使强度大大降低。而陶瓷能耐高温、耐腐蚀，但脆性大，导电率低，高温流动性差。如果把金属和陶瓷掺合在一起，就可以在高熔点的情况下得到强度高，硬度大、抗氧化能力强，并具有一定的延展性和良好的热稳定性的金属陶瓷。

发明内容

要解决的技术问题：用于模具加工的金属陶瓷材料需要具有非常良好的强度，本发明的目的是提高用于模具加工的金属陶瓷材料的抗压强度、冲击韧性，提高用金属陶瓷材料制成的模具的抗压强度及抗冲击强度。

技术方案：针对以上的问题，本发明公开了一种高强度模具用金属陶瓷材料，所述的金属陶瓷材料包括下述重量份的成分：

氧化镁5-13份、

硼化钨12-20份、

硼化钼10-16份、

硅化镍6-15份、

硅化钛5-10份、

氮化硅4-8份、

硅化钴3-7份、

氮化铬铁2-5份、

镍2-6份、

钒2-5份、

铁2-4份。

进一步的，所述的一种高强度模具用金属陶瓷材料，包括下述重量份的成分：

氧化镁7-11份、

硼化钨14-18份、

硼化钼11-15份、

硅化镍8-13份、

硅化钛7-9份、

氮化硅5-7份、

硅化钴4-6份、

氮化铬铁3-4份、

镍3-5份、

钒3-4份、

铁2-3份。

一种高强度模具用金属陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按重量份称取氧化镁5-13份、硼化钨12-20份、硼化钼10-16份、硅化镍6-15份、硅化钛5-10份、氮化硅4-8份、硅化钴3-7份、氮化铬铁2-5份、镍2-6份、钒2-5份、铁2-4份，在大型混合搅拌罐中混合，搅拌罐转速为50-150rpm；

（2）把混合后的材料再在球磨机中球磨1-3h，球磨机中球料比为20:1-35:1；

（3）把金属陶瓷材料从球磨机中取出，再在烧结炉内升温烧结，按照40-80℃/min的速率升高至温度为880-940℃，保温1-2h，再保持升温速率不变升高至温度为1250-1350℃，保温2-3h，降低至室温，为高强度模具用金属陶瓷材料。

进一步的，所述的一种高强度模具用金属陶瓷材料的制备方法，所述的步骤（1）中球磨机中球料比为30:1。

进一步的，所述的一种高强度模具用金属陶瓷材料的制备方法，所述的步骤（3）中升温速率为60℃/min。

进一步的，所述的一种高强度模具用金属陶瓷材料的制备方法，所述的步骤（3）中升高至温度为900℃，保温1h。

进一步的，所述的一种高强度模具用金属陶瓷材料的制备方法，所述的步骤（3）中再保持升温速率不变升高至温度为1300℃。

有益效果：本发明的金属陶瓷材料主要陶瓷成分为硼系陶瓷材料，在此基础上加入了其他陶瓷材料及粘合相的金属成分，显著的提高了制备的金属陶瓷材料的抗压强度和冲击韧性，制备的金属陶瓷材料的抗压强度在350MPa以上，其冲击韧性达到了15J/cm²以上，有效的提高了制成的模具的抗压抗冲击性能。

具体实施方式

实施例1

（1）按重量份称取氧化镁13份、硼化钨12份、硼化钼16份、硅化镍6份、硅化钛10份、氮化硅8份、硅化钴7份、氮化铬铁2份、镍6份、钒5份、铁2份，在大型混合搅拌罐中混合，搅拌罐转速为150rpm；

（2）把混合后的材料再在球磨机中球磨3h，球磨机中球料比为35:1；

（3）把金属陶瓷材料从球磨机中取出，再在烧结炉内升温烧结，按照80℃/min的速率升高至温度为940℃，保温2h，再保持升温速率不变升高至温度为1350℃，保温2h，降低至室温，为高强度模具用金属陶瓷材料。

实施例2