[发明专利]Al2O3-ZrO2/Co-Ni-BN金属陶瓷模具材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有色合金模具材料及其制备方法，特别是涉及一种Al₂O₃-ZrO₂/Co-Ni-BN金属陶瓷模具材料及其制备方法。

背景技术

随着材料行业的快速发展，模具在现代工业发展中成为不可替代的设备，对工业发展奠定了大规模发展的基础。由于模具在工作环境中，经常发生氧化，粘膜，腐蚀甚至出现焊合等现象，而传统材料如高硬刚、硬质合金、传统陶瓷已经不能满足工业实际生产需求。工业领域目前常用的陶瓷模具材料大多为TZP/Al₂O₃、PSZ、Si₃N₄、Sialon、3Y-TZP/Al₂O₃、Al₂O₃/Ni等。由于性能差异性较大，不同陶瓷体系的模具材料受到使用环境的局限。

作为多相复合金属陶瓷具有耐高温，耐磨损、抗氧化、抗热震等优异性能，其金属陶瓷模具已成为铜合金、铝合金及钛合金等热挤压加工领域替代硬质合金、模具钢、陶瓷模具的最佳材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Al₂O₃-ZrO₂/Co-Ni-BN金属陶瓷模具材料及其制备方法，本发明制备出高性能的金属陶瓷模具材料，在能够更好的用于易磨损、易腐蚀、高温、高压等恶劣条件，对生产中降低加工成本，提高生产效率等方面有显著进步。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

Al₂O₃-ZrO₂/Co-Ni-BN金属陶瓷模具材料，所述材料的配料包括原料Al₂O₃粉末、ZrO₂粉末、等比例质量的BN、Co、Ni粉末，Al₂O₃纳米颗粒的含量按质量百分比为72.25-82.45%，ZrO₂微米颗粒的含量按质量百分比为12.75-14.55%，BN、Co、Ni按质量比1：1：1称料含量按总质量百分比3-15%；材料抗弯强度为1014~1423Mpa，断裂韧性为7-14.7MPa.m^1/2，硬度达到8.7-13.4Gpa。

Al₂O₃-ZrO₂/Co-Ni-BN金属陶瓷模具材料制备方法，所述方法采用以下工艺步骤一次作业：

①配料：将原料Al₂O₃粉末、ZrO₂粉末、等比例质量的BN、Co、Ni粉末为原料，Al₂O₃纳米颗粒的含量按质量百分比为72.25-82.45%，ZrO₂微米颗粒的含量按质量百分比为12.75-14.55%，BN、Co、Ni按质量比1：1：1称料含量按总质量百分比3-15%；

②球磨混料，将配好的物料加入球磨机中，球磨24小时，放入干燥箱内，60℃干燥24小时，制备出Al₂O₃-ZrO₂/Co-Ni-BN复合粉体；

③粉末成型与烧结：将步骤②处理后的复合粉体加入到真空热压烧结炉石墨模具中，在真空条件下，烧结温度为1450℃~1650℃，压力为30Mpa，真空度为6×10^-2，热压30分钟。

所述的Al₂O₃-ZrO₂/Co-Ni-BN金属陶瓷模具材料制备方法，所述步骤②中球磨介质选用无水乙醇，磨球为高纯氧化铝球，混合后的的复合粉体在干燥箱中干燥。

所述的Al₂O₃-ZrO₂/Co-Ni-BN金属陶瓷模具材料制备方法，所述方法步骤③中采用真空热压烧结的方法进行烧结，烧结温度为1450℃~1650℃，压力为30Mpa，真空度为6×10^-2，热压30分钟。

本发明的优点与效果是：