[发明专利]一种光学模具用硬质合金材料及其制备方法

权利要求书

1.一种光学模具用硬质合金材料，其中，所述硬质合金材料由WC+A+B的粉末混合物经SPS烧结制备得到，基于100wt.％的粉末混合物的总重量，WC粉末的含量为97.0wt.％～99.7wt.％，优选98.0wt.％～99.6wt.％；A+B粉末的总含量为0.3wt.％～3.0wt.％，优选0.4wt.％～2.0wt.％；A为Cr₃C₂，B为TiC。

2.根据权利要求1所述的光学模具用硬质合金材料，其中，

所述硬质合金材料的密度不低于15.60g/cm³。

3.根据权利要求1或2所述的光学模具用硬质合金材料，其中，所述硬质合金材料的硬度为2400HV₃₀～2700HV₃₀，优选2500HV₃₀～2700HV₃₀，更优选2550HV₃₀～2700HV₃₀；

优选地，所述硬质合金材料的晶粒尺寸不大于0.2μm；

优选地，所述硬质合金材料的断裂韧性为6.0MPa·m^1/2～8.2MPa·m^1/2，更优选7.0MPa·m^1/2～8.0MPa·m^1/2。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学模具用硬质合金材料的制备方法，其包括如下步骤：

1)粉末混合：将WC粉末、A粉末和B粉末分别放入硬质合金球磨罐中进行球磨混粉，得到的混合粉末进行真空干燥；其中，基于100wt.％的混合粉末，WC粉末的含量为97.0wt.％～99.7wt.％，优选98.0wt.％～99.6wt.％；A+B粉末的总含量为0.3wt.％～3.0wt.％，优选0.4wt.％～2.0wt.％，A为Cr₃C₂，B为TiC；

2)装模：将步骤1)中得到的混合粉末放入石墨阴模中，并采用液压机进行预压，预压压力为5～20MPa；

3)烧结：将装配好的石墨模具置于放电等离子烧结系统中，设置轴向压力为10～50MPa，抽真空至10Pa以下，开始通电烧结；升温速率设置为30～100℃/min，烧结温度为1600～1900℃，优选1700～1850℃；保温1～10min后结束烧结，随炉冷却；

4)取样：利用液压机将样品取出，采用喷砂处理样品表面的石墨得到硬质合金材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，

所述WC粉末的纯度99.9％以上，粉末粒度为0.1～1.0μm；

所述A粉末的纯度99.9％以上，粉末粒度为0.1～1.0μm；

所述B粉末的纯度99.9％以上，粉末粒度为0.1～1.0μm。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其中，

石墨阴模以及石墨压头与粉末之间采用石墨纸隔开；装配好的石墨模具外围包裹一层保温用石墨毡。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其中，

所述混合粉末置于所述石墨模具的中心位置。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其中，

在步骤3)中，在烧结温度≤1200℃时，轴向压力为10～20MPa；在烧结温度大于1200℃，且小于或等于1400℃时，加压至20～50MPa，优选30～50MPa；以目标压力进行恒压烧结，直至烧结完成。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其中，

在步骤3)中，升温速率设置为30～80℃/min。

10.一种光学模具，其由根据权利要求1至3中任一项所述的光学模具用硬质合金材料制备。