[发明专利]天然金刚石拉丝模及其制造方法

说明书

本发明涉及的是一种天然金刚石拉丝模及其制造方法。属于金属模具及其制造方法，特别是属于用于将金属坯料通过金刚石孔拉拔成丝的天然金刚石模具及其制造方法。

天然金刚石拉丝模是将金属坯料借助于金刚石之孔拉拔成丝材的模具。天然金刚石在拉丝模的模套之中是否固定的坚牢是拉丝模质量好坏、使用寿命长短的关键。目前国内外常用的天然金刚石拉丝模的金刚石固定方法，有黄铜嵌镶法、粉末冶金嵌镶法、铸造法等。它们的本质均是机械嵌镶，即借助金属热胀冷缩之作用把金刚石卡固在拉丝模的模套中。美国专利us4442734公开了一种拉丝模的制造方法。该拉丝模具有一模套，在这个模套的一侧有一凹腔，在该腔底面的中心部位装有一天然金刚石，底面的其它部位具有一经热压过的顶部粉模柱段，该段上部具有一个与凹腔相匹配的圆柱形金属塞，其金属塞的中心部位，即与金刚石相对应的部位的金属塞的凹槽中有一热压过的主体粉模柱段，天然金刚石与两粉模柱段、模套及圆柱形金属塞热压后熔结为一整体。该文并公开了金属粉末的组分与配比。这种天然金刚石拉丝模中的金刚石与模柱之间无粘焊作用;模柱与模套之间无镶焊作用，基本上仍属于机械嵌镶。因此该模质量差、易松套，使用寿命低。另外，生产工艺复杂。

本发明的目的在于提供一种用金属粉末予制的模柱，使其顶部粉模柱段与天然金刚石粘焊在一起，主体粉模柱段与铬镍不锈钢模套镶焊在一起，工作时金刚石不松动，模柱与模套不松套的天然金刚石拉丝模及其制造方法。

本发明的技术方案是提供一种天然金刚石拉丝模，该拉丝模具有模套，模套一侧具有一凹腔，在该凹腔底面的中心部位上装有一天然金刚石，在底面的其它部位上具有一予压的顶部粉模柱段，在该顶部粉模柱段上具有一予压的主体粉模柱段。本发明的特殊之处是，模套是由铬镍不锈钢制成，且其凹腔形状、大小与模柱横截面的形状、大小相匹配;主体粉模柱段与顶部粉模柱段组分与重量百分比为：

主体粉模柱段：钨（W）10～20%，铜（Cu）11～18%，锡（Sn）8～10%，钴（Co）3～4%，铅（Pb）6～7%，磷铁（P-Fe）2～5%，余量为镍;顶部粉模柱段：镍（Ni）1～3%，钛（Ti）10～20%，钨（W）20～30%，锡（Sn）6～8%，钴（Co）1～3%，铅（Pb）1～6%，余量为铜;

各种金属粉末的粒度均为200目～300目，其纯度在99.5%以上;

金属粉末中的镍（Ni）、钴（Co）、铜（Cu）经过还原处理。

本发明中的模柱段外形可以是圆柱体或者是至少有三个边以上的多边形柱体。

本发明的制造方法具有以下步骤：予混合金属粉末，加压成模柱、置天然金刚石、模柱于模套凹腔内，加热加压，本发明的特殊之处是，当模柱温度达到890°±20℃时，给模柱加压，直到与模套端面齐平，热压全过程为20～60秒。

本发明方法的更详细的过程是，把主体粉模柱段和顶部粉模柱段的原料各自均匀混合，根据要制模柱的大小，称出所需要的主体粉模柱段和顶部粉模柱段的原料的各自重量，主体粉模柱段原料和顶部粉模柱段原料的重量比在12～4的范围内。先把主体粉模柱段的原料装入予制模柱的钢模中，再把顶部粉模柱段的原料倒入，然后在加压制成模柱。在凹腔中用粘接方法予先固定好天然金刚石的位置，然后把由顶部粉构成的模柱段对着天然金刚石置于凹腔中，模柱要高出模套平面至少1mm以上，用中高频电感应加热炉给模套、模柱加热，当模柱温度达到890°±20℃时，给模柱加压，直到模柱端面与模套端面齐平。热压全过程为20～60秒。

顶部粉末冶金材料中含有钛元素，在加温加压过程中与金刚石表面产生化学反应，形成碳化钛层，这个碳化钛层就使天然金刚石与模柱的顶部粉段牢固地粘焊在一起。同样主体粉末冶金材料与铬镍不锈钢模套之间由于镍原子的扩散使其产生了焊接作用，而模柱的主体粉末冶金材料与顶部粉末冶金材料在热压过程中又熔为一体，这样，天然金刚石、模柱、铬镍不锈钢模套就牢牢地固结为一个整体。这种新型天然金刚石拉丝模在工作中金刚石不松动;模柱与模套不松套;拉拔丝材时天然金刚石上产生的摩擦热量很快散失，使金刚石不致石墨化或烧损。

因此，用本发明制成的天然金刚石拉丝模寿命长;多次返修后仍可用于拉拔另一较大规格的丝材用;用小规格的天然金刚石原料制造大规格的拉丝模。

本发明工艺简单，易操作，不用石墨模，加热时间短，不用保护气氛，从而省时、省力、经济。

发明的实施例，借助于附图说明如下：

图1：模柱。