[发明专利]基于纳米材料改性的热模压模具制备方法

说明书

本发明公开一种基于纳米材料改性的热模压模具制备方法，涉及热压模具制备技术领域。本发明以氧化锆为基体，添加氮化硅、碳化硅、氧化铝作为增强剂，以氧化钪、氧化镥作为稳定剂，以铬粉、镍粉、钴粉和钒粉作为烧结助剂；氮化硅、碳化硅、氧化铝对氧化锆改性形成晶内/晶间混合型结构，多种增韧补强机理协同作用，改善模具材料的力学性能，增加机械强度、耐磨性能的同时减小热膨胀系数；氧化钪、氧化镥起到变质和细化晶粒的作用，铬粉、镍粉、钴粉和钒粉在烧结的过程中分散于晶粒中；通过在热模压模具半成品的内表面涂覆增强耐磨涂层料，提高热模压模具内腔的减摩耐磨性能，延长热模压模具的使用寿命，方便模压后的脱模。

技术领域

本发明涉及热压模具制备技术领域，具体涉及基于纳米材料改性的热模压模具制备方法。

背景技术

热压模具的材料通常选用模具钢材，模具钢材必须具有足够的硬度和耐磨性，足够的强度和韧性，良好的加工性能，良好的花纹可蚀性，故一般选用中碳合金钢。随着技术的飞速发展，合金钢模和硬质合金模的高温强度和耐磨性已经落后于实际生产的需要。

现有技术(CN101554758B)公开了一种利用纳米材料改性PDMS制作热模压模具的方法，通过使用纳米材料改性聚二甲基硅氧烷，采用纳米粒子与聚二甲基硅氧烷的固化剂及预聚体混合，混合均匀后加入到阳版模具上，固化后形成具有相反结构的改性的PDMS阴版模具，将此改性的PDMS阴版模具从母模揭下来后即为热压的模具。即保持了PDMS容易脱模，完整复制图形的特点，又提高了其杨氏模量，减少了热膨胀系数，是一种快速、高效、低成本制造微机械热压工艺模具的方法。但是存在以下技术问题：没有通过纳米材料改性以进一步提高模具成品的力学性能、耐磨性能，模具成品的使用寿命有待延长。

针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于纳米材料改性的热模压模具制备方法，用于解决现有技术中没有通过纳米材料改性以进一步提高模具成品的力学性能、耐磨性能，模具成品的使用寿命有待延长的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于纳米材料改性的热模压模具制备方法，包括以下步骤：

S1、前处理：按照重量份，称取纳米级的氧化锆76～92份、氮化硅8～15份、碳化硅6～12份、氧化铝10～18份、氧化钪3～8份、氧化镥1.5～3.2份、铬粉3.5～6.7份、镍粉2.2～3.7份、钴粉0.2～0.8份和钒粉0.4～1.6份；将氧化锆、氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化钪和氧化镥分别置于煅烧炉内，升温至430～480℃，煅烧1～2小时，得到氧化锆煅烧料、氮化硅煅烧料、碳化硅煅烧料、氧化铝煅烧料、氧化钪煅烧料和氧化镥煅烧料，氮气氛围下暂存；

S2、混合悬浮液制备：将氧化锆煅烧料、氧化铝煅烧料、氧化钪煅烧料和氧化镥煅烧料添加到3～5倍重量的复配分散剂中，充分搅拌混合，超声分散20～30min得到悬浮液a；将氮化硅煅烧料、碳化硅煅烧料、铬粉、镍粉、钴粉和钒粉添加到3～5倍重量的复配分散剂中，充分搅拌混合，超声分散10～20min得到悬浮液b；悬浮液a和悬浮液b混合后，超声分散30～40min得到混合悬浮液；

S3、球磨干燥：将混合悬浮液加入球磨罐中，添加无水乙醇和直径5～10mm的氧化锆研磨球，氮气保护下球磨25～37小时，过滤得到研磨料；研磨料在95～110℃下真空干燥得到干燥料；

S4、热压烧结：干燥料加入到阳版模具中，热压后烧结，阳版模具从母模上取下得到热模压模具半成品；

S5、增强耐磨涂层涂覆：将热模压模具半成品依次通过乙醇、丙酮清洗后，吹风干燥；在热模压模具半成品的内表面涂覆增强耐磨涂层料，程序升温干燥、自然冷却得到增强耐磨涂层，二次热压得到热模压模具成品；二次热压的压力为25～30MPa。