[发明专利]用于热作挤压模具的粉末冶金钼基材料及模具成形方法

说明书

技术领域

本发明是采用钼基材料经粉末冶金法直接成形热作挤压模具，涉及到钼基材料的配方和粉末冶金法直接成形挤压模具的技术，属于粉末冶金和热挤压技术领域。

背景技术

挤压（包括正向挤压、反向挤压、conform连续挤压）模具是在高温高压的恶劣环境下工作，所以对模具材料要求：有高的强度和硬度、具有高的冲击韧性和断裂韧性值、具有抗激冷、激热的能力、高的耐磨性等。现在一般选用3Cr2W8V钢和H13钢，其制造工艺采用：锻造模坯—粗车—划线与钻孔—铣切—热处理—精车—平磨—线切割—电火花加工—钳工—检验—抛光—氮化处理。该工艺加工工序长，加工成本高，模具寿命短；据统计，在铝型材生产中，模具成本占总成本约为15%～25%。

在铜及铜合金挤压模具中有采用陶瓷材料和钨基材料的，但由于其性能较脆，导致挤压模具早期开裂而报废，所以，急需有一种新的材料加以替代。

发明内容

本发明目的是提供一种用于热作挤压模具的粉末冶金钼基材料及模具成形方法，利用钼基材料经粉末冶金方法直接成形热作挤压模具，以达到缩短工序、节约原材料、节省能源、降低成本、提高生产效率以及提高模具寿命。

一种用于热作挤压模具的粉末冶金钼基材料，采用钼粉作为基材，加入钨、钴、碳、钾元素，其各组份的质量百分比为：钼60～65%，钨25～30%，钴5～15%，钾0.2～0.8%，碳0.1～0.7%。

一种采用粉末冶金钼基材料成形模具的方法，将质量百分比为：钼60～65%、钨25～30%、钴5～15%、钾0.2～0.8%、碳0.1～0.7%的粉末冶金钼基材料并加入质量百分比为0.5～1%粘接剂(PEG或硬脂酸），在球磨机中以180—280转/分的转速球磨8—10小时使粉末混合均匀，后在等静压机上利用制作好的钢模冷压成形模芯，压制好的模芯放入窑炉中烧结（烧结温度1400℃--1700℃)成形模坯，经过磨光表面和工作带，光洁度达8～10级，再进行表面渗氮处理，渗氮厚度0.20—0.25mm，然后进行模具装配。

一种采用粉末冶金钼基材料成形模具的方法，最佳实施条件：按质量百分比取钼粉60%，钨粉28%，钴粉10.5%，钾粉0.8%，碳粉0.7%，以质量百分比为1%PEG作为粘接剂，在球磨机中以180转/分的转速球磨10小时使粉末混合均匀，后在200MP等静压机上利用事先制作好的钢模冷压成形，压制好的模芯放入窑炉中烧结（烧结温度1400℃--1500℃)成形模坯，经过磨光表面和工作带，光洁度达8级，再进行表面渗氮处理，渗氮厚度0.20—0.25mm，然后进行模具装配，并在挤压机上试模，根据试模情况进行修模。

本发明钼基材料利用钼在高温下具有良好的抗蠕变性能、线膨胀系数低和极低的蒸气压、高的弹性模量、受温度的影响较小、优良的导电导热性、高温强度高及低的摩擦系数、润滑性能优良等特点，大大地提高了模具的使用寿命，并可实现快速挤压，从而降低了生产成本并提高生产效率；本发明模具成形方法减少了机加工、电加工、热处理工序，缩短了工艺流程，降低了模具生产成本，由于模芯是经高温烧结而成，在快速挤压时不会因为模具的温度上升而使模子变软产生塑性变形或压塌，提高了模具使用寿命。

具体实施方式

本发明采用粉末冶金法直接成形挤压模具，即：将事先配好的粉末放入等静压机床上钢模中的压制，压制后自然形成所需模芯，然后放入窑炉烧结，经抛光和表面处理后装入模套待用。

实施例一：

按质量百分比取钼粉60%，钨粉28%，钴粉10.5%，钾粉0.8%，碳粉0.7%，以质量百分比为0.5%PEG作为粘接剂，在球磨机中以180转/分的转速球磨10小时使粉末混合均匀，后在200MP等静压机上利用事先制作好的钢模冷压成形，压制好的模芯放入窑炉中烧结（烧结温度1400℃--1500℃)成形模坯，经过磨光表面和工作带，光洁度达8级，再进行表面渗氮处理，渗氮厚度0.20—0.25mm，然后进行模具装配，并在挤压机上试模，根据试模情况进行修模，最后投入生产应用当中。

实施例二：

按质量百分比取钼粉65%，钨粉25%，钴粉9%，钾粉0.6%，碳粉0.4%，以质量百分比为1%硬脂酸作为粘接剂，在球磨机中以280转/分的转速球磨8小时使粉末混合均匀，后在200MP等静压机上利用事先制作好的钢模冷压成形，压制好的模芯放入窑炉中烧结（烧结温度1600℃--1700℃)成形模坯，经过磨光表面和工作带，光洁度达10级，再进行表面渗氮处理，渗氮厚度0.20—0.25mm，然后进行模具装配，并在挤压机上试模，根据试模情况进行修模，最后投入生产应用当中。