一种汽车内饰件生产用模具材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种汽车内饰件生产用模具材料及其制备方法，该汽车内饰件生产用模具材料包括以下重量份的原料：碳纤维混杂复合材料颗粒2.5‑3.3％，硅0.15‑0.3％，锰0.4‑0.7％，铬1.8‑2.5％，氮化钨0.8‑1.2％，钒0.7‑1％，钛0.2‑0.3％，硼砂1.2‑1.5％，钼1.3‑1.8％，稀土元素0.05‑0.07％，余量为铁和不可避免杂质。本发明专利技术的汽车内饰件生产用模具材料经配料、合金化冶炼后再进行热处理，制备得到的汽车内饰件生产用模具材料具有良好的综合性能，其耐磨性和硬度较好，应用范围广，使用寿命长。

Mold material for automobile interior decoration production and preparation method thereof

The invention discloses a mold material for the production of an automobile interior ornament and a preparation method of the mold material for the automobile interior decoration. The material for the manufacture of the automotive interior parts includes the raw material of the following weight: 2.5 carbon fiber hybrid composite particles, 3.3% silicon, 0.15 silicon carbide 0.3%, manganese 0.4 0.7%, chromium 1.8 2.5%, 0.8 nitride tungsten 1.2%, vanadium 0.7 1% 1%, titanium. 0.2, 0.3%, borax 1.2, 1.5%, molybdenum 1.3, 1.8%, rare earth 0.05, 0.07%, and iron and unavoidable impurities. The mould material used for production of automotive interior parts is heat-treated after batching and alloying smelting, and the mould material used for production of automotive interior parts has good comprehensive performance, its wear resistance and hardness are better, the application range is wide and the service life is long.

【技术实现步骤摘要】
一种汽车内饰件生产用模具材料及其制备方法
本专利技术属于模具制备领域，具体涉及一种汽车内饰件生产用模具材料及其制备方法。
技术介绍
汽车内饰件的种类繁多，一般多采用模具成型，能够大批量生产，有利于提高生产效率，从而降低了生产成本。但是有些内饰件为金属件，当炽热的金属熔液放入模具型腔时，型腔表面急剧升温，表层产生压应力和压应变；当金属件取出时，型腔表面由于急剧降温而受到拉应力和拉应变作用，极易产生热疲劳等，因此要求模具材料具有高的热强度、高温硬度、好的热稳定性和抗冷热疲劳性能等。总之，要求模具材料有良好的综合力学性能。现有的模具材料一般经过退火、炉冷、回火、空冷等步骤，经上述热处理工艺处理的模具材料韧性较差，且容易在回火时产生回火脆性，降低材料的机械性能。因此，研发一种高热硬度且耐磨的模具材料是十分有必要的。
技术实现思路
鉴于以上所述，本专利技术公开了一种汽车内饰件生产用模具材料及其制备方法，该汽车内饰件生产用模具材料包括增强的碳纤维混杂复合材料颗粒、氮化钨和稀土元素等，也包括细化组织结构的稀土元素和钛等；使得该模具材料经配料、合金化冶炼后再进行热处理，制备得到的汽车内饰件生产用模具材料具有良好的综合性能，较佳的耐磨性和硬度等。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种汽车内饰件生产用模具材料，包括以下重量份的原料：碳纤维混杂复合材料颗粒2.5-3.3％，硅0.15-0.3％，锰0.4-0.7％，铬1.8-2.5％，氮化钨0.8-1.2％，钒0.7-1％，钛0.2-0.3％，硼砂1.2-1.5％，钼1.3-1.8％，稀土元素0.05-0.07％，余量为铁和不可避免杂质；其中，碳纤维混杂复合材料颗粒的制备过程为：1)对纳米碳纤维进行表面预处理：将一定量的纳米碳纤维放置在烧杯中，加入酸混合液后置于30-50KHz的超声仪水槽中震荡并搅拌2-3h后取出，滤去酸混合液并用去离子水清洗3-5次，之后将处理后的纳米碳纤维置于60-70℃干燥箱中烘干至恒重，待用；其中，酸混合液组分为100ml/LHCl和80ml/LHF的混合溶液；2)将步骤1)预处理后的纳米碳纤维与有机硅改性酚醛树脂和氧化铝陶瓷粉末置于研磨机中研磨6-8h后取出，再将取出的混合物放入高速搅拌机中搅拌15-20min后，加入马来酸酐接枝相容剂，继续搅拌15-20min后将混合物料送入双螺杆挤出机中熔融共混，挤出碳纤维混杂复合材料颗粒；其中，纳米碳纤维、有机硅改性酚醛树脂和氧化铝陶瓷粉末的质量份数比为4：(9-10)：(2-3)。所述稀土元素选自镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕中的任意一种或多种。上述汽车内饰件生产用模具材料的制备方法包括熔炼工艺和热处理工艺；其中，所述的熔炼工艺步骤如下：(1)按配方比例进行配料，将铁粉和硼砂置于熔化炉中加热至熔化成铁水；(2)然后向步骤(1)所得的熔化的铁水中加入碳纤维混杂复合材料颗粒和氮化钨，加热至碳纤维混杂复合材料颗粒和氮化钨完全熔化后，得到混合铁水1，在此温度下保温5-10min；(3)再向步骤(2)所得的熔化的混合铁水1中加入稀土元素，加热至稀土元素完全熔化后，得到混合铁水2，在此温度下保温8-12min；(4)进一步地向步骤(3)所得的熔化的混合铁水2中加入剩余的硅，锰，铬，钒，钛和钼，加热至剩余的硅，锰，铬，钒，钛和钼完全熔化后，得到混合金属熔液，在此温度下保温20-30min；(5)撇去步骤(4)所得的混合金属熔液的表面浮渣，然后精炼6-10min，精炼完成后再撇去表面浮渣，升温至1680-1730℃，静置15-20min；(6)静置后待混合金属熔液温度降至1560-1620℃时浇注成型，得到汽车内饰件生产用模具材料；所述的热处理工艺为：(a)将上述步骤所得的汽车内饰件生产用模具材料加热至750-780℃，保温2-4h，加热期间模具材料用石英砂进行保护，加热结束后空冷至室温；(b)将经过步骤(a)处理的汽车内饰件生产用模具材料再次加热至730-760℃，保温1.5-3h，加热期间模具材料用石英砂进行保护，加热结束后水冷至室温；(c)将经过步骤(b)处理的汽车内饰件生产用模具材料进一步地加热至680-700℃，保温1.5-2h，加热期间模具材料用石英砂进行保护，加热结束后空冷至室温。经检测，合金化冶炼和热处理后所得的汽车内饰件生产用模具材料的抗拉强度为890-940MPa，硬度为43-45HR，摩擦系数为0.098-0.12，晶粒度为7-8级，使用寿命为同等产品的1.4-1.7倍。本专利技术的碳纤维混杂复合材料颗粒以有机硅改性酚醛树脂为复合材料的基底，通过马来酸酐接枝相容剂混杂碳纤维和氧化铝陶瓷粉末，经检测，制备得到的混杂复合材料复配到铁合金基底中，其增强效果优于单一材料的增强效果，体现在具有良好的抗热衰退性、硬度较佳、热稳定性稳定和较小的磨损率等。本专利技术的有益效果：本专利技术的汽车内饰件生产用模具材料在铁基质的基础上添加增强的碳纤维混杂复合材料颗粒、氮化钨和稀土元素等以及细化组织结构的稀土元素和钛等，使得该模具材料经配料、合金化冶炼后再进行热处理，制备得到的汽车内饰件生产用模具材料具有良好的综合性能，较佳的耐磨性和硬度等，应用范围广，使用寿命长；同时，降低了合金的使用含量，从而降低了材料的成本。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。实施例中，各种原料都为马可波罗网产品，其中纳米碳纤维为青岛海尔科大纳米科技股份有限公司产品。实施例1一种汽车内饰件生产用模具材料，包括以下重量份的原料：碳纤维混杂复合材料颗粒3.1％，硅0.2％，锰0.5％，铬2.2％，氮化钨1.1％，钒0.8％，钛0.2％，硼砂1.3％，钼1.5％，铈0.05％、钕0.02％，余量为铁和不可避免杂质；其中，碳纤维混杂复合材料颗粒的制备过程为：1)对纳米碳纤维进行表面预处理：将8份纳米碳纤维放置在烧杯中，加入酸混合液后置于45KHz的超声仪水槽中震荡并搅拌2.5h后取出，滤去酸混合液并用去离子水清洗5次，之后将处理后的纳米碳纤维置于65℃干燥箱中烘干至恒重，待用；其中，酸混合液组分为100ml/LHCl和80ml/LHF的混合溶液；2)将步骤1)预处理后的纳米碳纤维与20份有机硅改性酚醛树脂和4份氧化铝陶瓷粉末置于研磨机中研磨8h后取出，再将取出的混合物放入高速搅拌机中搅拌20min后，加入马来酸酐接枝相容剂，继续搅拌20min后将混合物料送入双螺杆挤出机中熔融共混，挤出碳纤维混杂复合材料颗粒。上述汽车内饰件生产用模具材料包括以下制备方法，所述制备方法包括熔炼工艺和热处理工艺；其中，所述的熔炼工艺步骤如下：(1)按配方比例进行配料，将铁粉和硼砂置于熔化炉中加热至熔化成铁水；(2)然后向步骤(1)所得的熔化的铁水中加入碳纤维混杂复合材料颗粒和氮化钨，加热至碳纤维混杂复合材料颗粒和氮化钨完全熔化后，得到混合铁水1，在此温度下保温8min；(3)再向步骤(2)所得的熔化的混合铁水1中加入稀土元素，加热至稀土元素完全熔化后，得到混合铁水2，在此温度下保温10min；(4)进一步地向步骤(3)所得的熔化的混合铁水2中加入剩余的硅，锰，铬，钒，钛和钼，加热至剩余本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车内饰件生产用模具材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：碳纤维混杂复合材料颗粒2.5‑3.3％，硅0.15‑0.3％，锰0.4‑0.7％，铬1.8‑2.5％，氮化钨0.8‑1.2％，钒0.7‑1％，钛0.2‑0.3％，硼砂1.2‑1.5％，钼1.3‑1.8％，稀土元素0.05‑0.07％，余量为铁和不可避免杂质；其中，碳纤维混杂复合材料颗粒的制备过程为：1)对纳米碳纤维进行表面预处理：将一定量的纳米碳纤维放置在烧杯中，加入酸混合液后置于30‑50KHz的超声仪水槽中震荡并搅拌2‑3h后取出，滤去酸混合液并用去离子水清洗3‑5次，之后将处理后的纳米碳纤维置于60‑70℃干燥箱中烘干至恒重，待用；其中，酸混合液组分为100ml/L HCl和80ml/L HF的混合溶液；2)将步骤1)预处理后的纳米碳纤维与有机硅改性酚醛树脂和氧化铝陶瓷粉末置于研磨机中研磨6‑8h后取出，再将取出的混合物放入高速搅拌机中搅拌15‑20min后，加入马来酸酐接枝相容剂，继续搅拌15‑20min后将混合物料送入双螺杆挤出机中熔融共混，挤出碳纤维混杂复合材料颗粒；其中，纳米碳纤维、有机硅改性酚醛树脂和氧化铝陶瓷粉末的质量份数比为4：(9‑10)：(2‑3)。...

【技术特征摘要】
1.一种汽车内饰件生产用模具材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：碳纤维混杂复合材料颗粒2.5-3.3％，硅0.15-0.3％，锰0.4-0.7％，铬1.8-2.5％，氮化钨0.8-1.2％，钒0.7-1％，钛0.2-0.3％，硼砂1.2-1.5％，钼1.3-1.8％，稀土元素0.05-0.07％，余量为铁和不可避免杂质；其中，碳纤维混杂复合材料颗粒的制备过程为：1)对纳米碳纤维进行表面预处理：将一定量的纳米碳纤维放置在烧杯中，加入酸混合液后置于30-50KHz的超声仪水槽中震荡并搅拌2-3h后取出，滤去酸混合液并用去离子水清洗3-5次，之后将处理后的纳米碳纤维置于60-70℃干燥箱中烘干至恒重，待用；其中，酸混合液组分为100ml/LHCl和80ml/LHF的混合溶液；2)将步骤1)预处理后的纳米碳纤维与有机硅改性酚醛树脂和氧化铝陶瓷粉末置于研磨机中研磨6-8h后取出，再将取出的混合物放入高速搅拌机中搅拌15-20min后，加入马来酸酐接枝相容剂，继续搅拌15-20min后将混合物料送入双螺杆挤出机中熔融共混，挤出碳纤维混杂复合材料颗粒；其中，纳米碳纤维、有机硅改性酚醛树脂和氧化铝陶瓷粉末的质量份数比为4：(9-10)：(2-3)。2.根据权利要求1所述的一种汽车内饰件生产用模具材料，其特征在于：所述稀土元素选自镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕中的任意一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的一种汽车内饰件生产用模具材料，其特征在于，包括以下制备方法，所述制备方法包括熔炼工艺和热处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晨毅，金乐贫，章云，张娉，
申请(专利权)人：芜湖环瑞汽车内饰件有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34