一种复合挤压模具材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合挤压模具材料的制备方法，属于模具材料制备技术领域。本发明专利技术首先将废旧粘胶纤维预处理后，经氧化和碳化，得到粘胶基碳纤维，再将二乙三胺五乙酸溶于去离子水后，加入硝酸铝，得到氧化铝纤维前驱体，接着将其与十二烷基硫酸钠等物质混合，经纺丝和煅烧，得到微米级氧化铝纤维，最后将其与粘胶基碳纤维、氮化铬等物质进行混合挤压，得到坯料，将其高温煅烧后，即可得到复合挤压模具材料。本发明专利技术制备的复合挤压模具材料强度高，抗弯强度达到1452MPa以上，在操作过程中不易产生裂纹，不会影响挤压型材表面的质量；使用寿命长，使用寿命达到1450次/模以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复合挤压模具材料的制备方法，属于模具材料制备

技术介绍
挤压模具作为有色金属热挤压生产中的关键构件，它的使用寿命和质量将极大的影响挤压型材的质量、效率和成本。在整个热挤压过程中，热挤压模具处于极其苛刻的工作环境中，这就要求挤压模具材料具有较高的高温硬度、高温强度和抗磨损性能。同时随着生产规模的迅速扩大，还需要考虑热挤压模具的成本以及可修复性。目前采用传统的热作钢，如H11、H12或H13制造的挤压模具材料，由于其使用寿命短、高温强度和耐磨性差，导致热挤压型材表面质量差、尺寸精度低，同时还需经常更换模具，生产效率低，增加生产成本。而作为另一较为先进的陶瓷模具而言，虽然其使用寿命大大提高，但由于价格昂贵，易开裂且无法进行修复，对于大规模生产存在一定困难。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对传统的挤压模具材料使用寿命短，强度低，导致挤压型材表面质量差的问题，本专利技术首先将废旧粘胶纤维预处理后，经氧化和碳化，得到粘胶基碳纤维，再将二乙三胺五乙酸溶于去离子水后，加入硝酸铝，得到氧化铝纤维前驱体，接着将其与十二烷基硫酸钠等物质混合，经纺丝和煅烧，得到微米级氧化铝纤维，最后将其与粘胶基碳纤维、氮化铬等物质进行混合挤压，得到坯料，将其高温煅烧后，即可得到复合挤压模具材料。本专利技术制备的复合挤压模具材料使用寿命长，强度高，不会影响挤压型材表面的质量。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）称取10～20g废旧粘胶纤维加入到烧杯中，并加入200～300mL甲苯和5～8g甲基硅油，搅拌20～30min，过滤，收集滤渣，将滤渣加入到盛有200～300mL质量分数为20%氯化铵溶液的烧杯中，浸泡2～3h，随后过滤，得到二次滤渣，并用去离子水洗涤二次滤渣3～5次，得到预处理后的胶粘纤维；（2）将上述预处理后的胶粘纤维加入到氧化炉中，在200～220℃下氧化1～2h，随后转移至碳化炉中，在1300～1500℃碳化3～4h，随后自然冷却至室温，得到粘胶基碳纤维，备用；（3）取3～5g二乙三胺五乙酸加入到烧杯中，再向烧杯中加入100～200mL去离子水，并对其进行加热至80～90℃，保温搅拌30～40min，待二乙三胺五乙酸全部溶解后，再加入8～12g硝酸铝，搅拌反应2～3h，待反应结束后，静置陈化1～2h，随后过滤，收集滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在80～90℃下干燥3～4h，得到氧化铝纤维前驱体；（4）将上述氧化铝纤维前驱体加入到烧杯中，再依次加入1～3g十二烷基硫酸钠、4～6g聚酰胺蜡和100～200mL去离子水，搅拌10～20min，得到纺丝液，随后置于纺丝机中进行纺丝，控制纺丝温度为160～180℃，得到原丝，将原丝置于马弗炉中，在700～800℃下煅烧2～3h，再随炉冷却至室温，得到微米级氧化铝纤维；（5）按重量份数计，称取10～15份步骤（2）备用的粘胶基碳纤维、30～40份上述微米级氧化铝纤维、6～8份纳米碳化钛、3～5份氮化铬、8～12份氧化锆和1～3份氧化钇，加入到球磨机中球磨2～3h，得到混合粉末，将混合粉末加入到等静压成型机中，在160～170MPa下压制成型，得到坯料，将坯料加入到石墨模具中，以10～15℃/min升温至1000～1200℃，保温1～2h，随后以8～12℃/min升温至1300～1400℃，保温30～40min，再随炉冷却至室温，得到复合挤压模具材料。本专利技术制备的复合挤压模具材料抗弯强度达到1452MPa以上，断裂韧性为17MPa·m1/2以上，维氏硬度达到15.75GPa以上，1000℃时的膨胀系数低于4.521×10-6K-1，使用寿命达到1450次/模以上。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术制备的复合挤压模具材料强度高，抗弯强度达到1452MPa以上，在操作过程中不易产生裂纹，不会影响挤压型材表面的质量；（2）本专利技术制备的复合挤压模具材料使用寿命长，使用寿命达到1450次/模以上；（3）本专利技术制备的复合挤压模具材料制备步骤简单，所需成本低。具体实施方式首先称取10～20g废旧粘胶纤维加入到烧杯中，并加入200～300mL甲苯和5～8g甲基硅油，搅拌20～30min，过滤，收集滤渣，将滤渣加入到盛有200～300mL质量分数为20%氯化铵溶液的烧杯中，浸泡2～3h，随后过滤，得到二次滤渣，并用去离子水洗涤二次滤渣3～5次，得到预处理后的胶粘纤维；将上述预处理后的胶粘纤维加入到氧化炉中，在200～220℃下氧化1～2h，随后转移至碳化炉中，在1300～1500℃碳化3～4h，随后自然冷却至室温，得到粘胶基碳纤维，备用；取3～5g二乙三胺五乙酸加入到烧杯中，再向烧杯中加入100～200mL去离子水，并对其进行加热至80～90℃，保温搅拌30～40min，待二乙三胺五乙酸全部溶解后，再加入8～12g硝酸铝，搅拌反应2～3h，待反应结束后，静置陈化1～2h，随后过滤，收集滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在80～90℃下干燥3～4h，得到氧化铝纤维前驱体；将上述氧化铝纤维前驱体加入到烧杯中，再依次加入1～3g十二烷基硫酸钠、4～6g聚酰胺蜡和100～200mL去离子水，搅拌10～20min，得到纺丝液，随后置于纺丝机中进行纺丝，控制纺丝温度为160～180℃，得到原丝，将原丝置于马弗炉中，在700～800℃下煅烧2～3h，再随炉冷却至室温，得到微米级氧化铝纤维；最后按重量份数计，称取10～15份备用的粘胶基碳纤维、30～40份上述微米级氧化铝纤维、6～8份纳米碳化钛、3～5份氮化铬、8～12份氧化锆和1～3份氧化钇，加入到球磨机中球磨2～3h，得到混合粉末，将混合粉末加入到等静压成型机中，在160～170MPa下压制成型，得到坯料，将坯料加入到石墨模具中，以10～15℃/min升温至1000～1200℃，保温1～2h，随后以8～12℃/min升温至1300～1400℃，保温30～40min，再随炉冷却至室温，得到复合挤压模具材料。实例1首先称取20g废旧粘胶纤维加入到烧杯中，并加入300mL甲苯和8g甲基硅油，搅拌30min，过滤，收集滤渣，将滤渣加入到盛有300mL质量分数为20%氯化铵溶液的烧杯中，浸泡3h，随后过滤，得到二次滤渣，并用去离子水洗涤二次滤渣5次，得到预处理后的胶粘纤维；将上述预处理后的胶粘纤维加入到氧化炉中，在220℃下氧化2h，随后转移至碳化炉中，在1500℃下碳化4h，随后自然冷却至室温，得到粘胶基碳纤维，备用；取5g二乙三胺五乙酸加入到烧杯中，再向烧杯中加入200mL去离子水，并对其进行加热至90℃，保温搅拌40min，待二乙三胺五乙酸全部溶解后，再加入12g硝酸铝，搅拌反应3h，待反应结束后，静置陈化2h，随后过滤，收集滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在90℃下干燥4h，得到氧化铝纤维前驱体；将上述氧化铝纤维前驱体加入到烧杯中，再依次加入3g十二烷基硫酸钠、6g聚酰胺蜡和200mL去离子水，搅拌20min，得到纺丝液，随后置于纺丝机中进行纺丝，控制纺丝温度为180℃，得到原丝，将原丝置于马弗炉中，在800℃下煅烧3h，再随炉冷却至室温，得到微米级氧化铝纤维；按重量份数计，称取15份备用的粘胶基碳纤维、40本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合挤压模具材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取10～20g废旧粘胶纤维加入到烧杯中，并加入200～300mL甲苯和5～8g甲基硅油，搅拌20～30min，过滤，收集滤渣，将滤渣加入到盛有200～300mL质量分数为20%氯化铵溶液的烧杯中，浸泡2～3h，随后过滤，得到二次滤渣，并用去离子水洗涤二次滤渣3～5次，得到预处理后的胶粘纤维；（2）将上述预处理后的胶粘纤维加入到氧化炉中，在200～220℃下氧化1～2h，随后转移至碳化炉中，在1300～1500℃下碳化3～4h，自然冷却至室温，得到粘胶基碳纤维，备用； （3）取3～5g二乙三胺五乙酸加入到烧杯中，再向烧杯中加入100～200mL去离子水，并对其进行加热至80～90℃，保温搅拌30～40min，待二乙三胺五乙酸全部溶解后，再加入8～12g硝酸铝，搅拌反应2～3h，待反应结束后，静置陈化1～2h，随后过滤，收集滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在80～90℃下干燥3～4h，得到氧化铝纤维前驱体；（4）将上述氧化铝纤维前驱体加入到烧杯中，再依次加入1～3g十二烷基硫酸钠、4～6g聚酰胺蜡和100～200mL去离子水，搅拌10～20min，得到纺丝液，随后置于纺丝机中进行纺丝，控制纺丝温度为160～180℃，得到原丝，将原丝置于马弗炉中，在700～800℃下煅烧2～3h，再随炉冷却至室温，得到微米级氧化铝纤维；（5）按重量份数计，称取10～15份步骤（2）备用的粘胶基碳纤维、30～40份上述微米级氧化铝纤维、6～8份纳米碳化钛、3～5份氮化铬、8～12份氧化锆和1～3份氧化钇，加入到球磨机中球磨2～3h，得到混合粉末，将混合粉末加入到等静压成型机中，在160～170MPa下压制成型，得到坯料，将坯料加入到石墨模具中，以10～15℃/min升温至1000～1200℃，保温1～2h，随后以8～12℃/min升温至1300～1400℃，保温30～40min，再随炉冷却至室温，得到复合挤压模具材料。...

【技术特征摘要】
1.一种复合挤压模具材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取10～20g废旧粘胶纤维加入到烧杯中，并加入200～300mL甲苯和5～8g甲基硅油，搅拌20～30min，过滤，收集滤渣，将滤渣加入到盛有200～300mL质量分数为20%氯化铵溶液的烧杯中，浸泡2～3h，随后过滤，得到二次滤渣，并用去离子水洗涤二次滤渣3～5次，得到预处理后的胶粘纤维；（2）将上述预处理后的胶粘纤维加入到氧化炉中，在200～220℃下氧化1～2h，随后转移至碳化炉中，在1300～1500℃下碳化3～4h，自然冷却至室温，得到粘胶基碳纤维，备用；（3）取3～5g二乙三胺五乙酸加入到烧杯中，再向烧杯中加入100～200mL去离子水，并对其进行加热至80～90℃，保温搅拌30～40min，待二乙三胺五乙酸全部溶解后，再加入8～12g硝酸铝，搅拌反应2～3h，待反应结束后，静置陈化1～2h，随后过滤，收集滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在80～90℃下干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴蓉蓉，薛荣飞，孟中立，
申请(专利权)人：常州创索新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32