【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冲压模具的，具体而言，涉及金属陶瓷冲压模具冲头及其制备方法。
技术介绍
1、目前大量的铝、钢、铜等薄壁件、管件、型材等主要使用冲压/拉拔类加工，即使用冲头模具通过冲压、拉拔的加工方式从板片类的原材料上获取所需形状的方式。冲压/拉拔类加工对模具材料的综合要求较高，要求其在快速的冲压过程中能够有效的切割、挤压成型。
2、冲压模具工作时要承受冲击、振动、摩擦、高压和拉伸、弯扭等负荷，甚至在较高温度下工作(如热挤压、热冲压等)，工作条件复杂，易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现象。例如，针对管材类加工时，冲头类通常作为中心的柱塞，在800℃以上的工作环境下，通过硬挤压的方式，使得不锈钢、铜等的圆棒挤出中间孔，从而获得无缝管材；或使用不同直径的冲头作为孔内柱塞，使用类似的方式实现扩孔的效果。
3、根据不同的工况要求，当前常用于冲压模具的材料主要为模具钢，其次是硬质合金。其中，模具钢具有优异的强度、韧性、抗疲劳、抗断裂的能力，但硬度低、耐磨性较差，特别是在高温工作下表现明显的劣势，仅能胜任650℃以下的工况。同时，模具钢在连续冲压的过程中，因模具钢硬度的问题，且易与冲压件之间形成机械粘连，从而造成模具形变和磨损，也造成冲压件质量下降。硬质合金以其良好的耐磨性能，在模具材料方面的应用逐渐拓展，但其脆性大，韧性较差，成本高，特别在高温工况特别是温度高于800℃以上，其高温硬度不足，脆性恶化，限制了其在冲压模具领域的大范围推广。当前市面逐渐兴起陶瓷材料，其具有极高的耐热性及高温硬度，但由于其脆性大，热疲劳强度差，
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供金属陶瓷冲压模具冲头及其制备方法，以解决现有技术中冲压模具存在的硬度低、脆性大、韧性差、耐磨性差的技术问题。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了金属陶瓷冲压模具冲头，技术方案如下：
3、金属陶瓷冲压模具冲头，包括按质量分数计的5～15％wc、3～8％mo、1～3％cr、2～5％tac、2～5％nbc、2～8％co、3～10％ni和余量的tic和tin。
4、作为上述的金属陶瓷冲压模具冲头的进一步改进：tic与tin的质量比为0.5～2。
5、作为上述的金属陶瓷冲压模具冲头的进一步改进：co和ni的质量分数之和为5～12％。
6、作为上述的金属陶瓷冲压模具冲头的进一步改进：还包括0.5～1.5％碳黑。
7、作为上述的金属陶瓷冲压模具冲头的进一步改进：包括按质量分数计的12％wc、5.5％mo、2％cr、3％tac、4.5％nbc、6％co、5％ni、1％碳黑、36％tic和25％tin。
8、为了实现上述目的，根据本专利技术的第二个方面，提供了金属陶瓷冲压模具冲头的制备方法，技术方案如下：
9、金属陶瓷冲压模具冲头的制备方法，包括以下步骤：
10、(1)对原料粉进行球磨混合处理，得到混合料浆；
11、(2)对混合料浆进行制粒处理，得到制粒混合料；
12、(3)对制粒混合料进行压制成型处理，得到压坯；
13、(4)对压坯进行预烧结处理，得到预烧坯；
14、(5)对预烧坯进行整形处理，得到整形坯；
15、(6)对整形坯进行烧结处理，得到毛坯；
16、(7)对毛坯进行精加工处理，得到金属陶瓷冲压模具冲头。
17、作为上述的金属陶瓷冲压模具冲头的制备方法的进一步改进：步骤(1)中还包括向原料粉中加入溶剂和成型剂，球磨后过筛。
18、作为上述的金属陶瓷冲压模具冲头的制备方法的进一步改进：步骤(2)中采用喷雾干燥制粒，制粒混合料的粒度为50～300μm。
19、作为上述的金属陶瓷冲压模具冲头的制备方法的进一步改进：步骤(4)中预烧结采用梯度烧结处理，第一阶段为在280～320℃保温4～6h，第二阶段为在360～400℃保温0.5～1h，第三阶段为在420～460℃保温0.5～1h，第四阶段为在540～580℃保温0.5～1h，第五阶段为在1150～1250℃保温0.5～2h。
20、作为上述的金属陶瓷冲压模具冲头的制备方法的进一步改进：步骤(6)中烧结处理为在1400～1500℃保温0.5～2h。
21、首先，在原料方面，本专利技术的原料来源丰富且成本低，通过tic、tin和wc为冲压模具提供高硬度和高耐磨性，通过mo促进tic和tin与液相间的润湿，以提高冲压模具的整体强度及韧性，通过tac和nbc为冲压模具提供高温耐磨性，通过低占比的co和ni在为冲压模具带来足够的强度的同时使整体耐高温性能保持较高水平，最终，通过各组分的协同作用，使冲头的硬度、耐磨性、韧性均得到显著提升。
22、其次，在工艺方面，本专利技术通过将原料粉通过球磨和制粒后再进行压制成型处理，使得个组分紧密排布，降低材料的热膨胀系数，保证高温下的性能及结构的稳定。当采用喷雾干燥制粒时，一方面消除吸氧对材料性能的恶劣影响，另一方面混合料具有稳定的松装和流动性，以得到较好压制性能以及稳定的压坯。同时，在工艺方面，本专利技术通过预烧结和整形处理处理，可以脱除压坯内部杂质，提升整形处理精度和效率，从而提升后续烧结和精加工的效率，从而提升冲头的尺寸精度及性能。
23、综上可知，本专利技术的金属陶瓷冲压模具冲头及其制备方法的原料来源丰富且成本相对较低，工艺简单可控，生产成本低，所得冲头具有较高的高温硬度以及热稳定性，在高温冲压的恶劣工况下保持较长时间的使用寿命，可达现有热作模具钢的10倍以上，保证高温冲压生产的稳定性及连续性，有效解决了现有技术中冲压模具存在的硬度低、脆性大、韧性差、耐磨性差的技术问题，具有极强的实用性，非常适合但是不限于作为铝、钢、铜等薄壁件、管件、型材等冲压/拉拔类加工所用的冲压模具。
24、下面通过具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.金属陶瓷冲压模具冲头，其特征在于：包括按质量分数计的5～15％WC、3～8％Mo、1～3％Cr、2～5％TaC、2～5％NbC、2～8％Co、3～10％Ni和余量的TiC和TiN。
2.如权利要求1所述的金属陶瓷冲压模具冲头，其特征在于：TiC与TiN的质量比为0.5～2。
3.如权利要求1所述的金属陶瓷冲压模具冲头，其特征在于：Co和Ni的质量分数之和为5～12％。
4.如权利要求1所述的金属陶瓷冲压模具冲头，其特征在于：还包括0.5～1.5％碳黑。
5.如权利要求4所述的金属陶瓷冲压模具冲头，其特征在于：包括按质量分数计的12％WC、5.5％Mo、2％Cr、3％TaC、4.5％NbC、6％Co、5％Ni、1％碳黑、36％TiC和25％TiN。
6.权利要求1-5之一所述的金属陶瓷冲压模具冲头的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的金属陶瓷冲压模具冲头的制备方法，其特征在于：步骤(1)中还包括向原料粉中加入溶剂和成型剂，球磨后过筛。
8.如权利要求6所述的金属陶瓷冲压模
9.如权利要求6所述的金属陶瓷冲压模具冲头的制备方法，其特征在于：步骤(4)中预烧结采用梯度烧结处理，第一阶段为在280～320℃保温4～6h，第二阶段为在360～400℃保温0.5～1h，第三阶段为在420～460℃保温0.5～1h，第四阶段为在540～580℃保温0.5～1h，第五阶段为在1150～1250℃保温0.5～2h。
10.如权利要求6所述的金属陶瓷冲压模具冲头的制备方法，其特征在于：步骤(6)中烧结处理为在1400～1500℃保温0.5～2h。
...【技术特征摘要】
1.金属陶瓷冲压模具冲头，其特征在于：包括按质量分数计的5～15％wc、3～8％mo、1～3％cr、2～5％tac、2～5％nbc、2～8％co、3～10％ni和余量的tic和tin。
2.如权利要求1所述的金属陶瓷冲压模具冲头，其特征在于：tic与tin的质量比为0.5～2。
3.如权利要求1所述的金属陶瓷冲压模具冲头，其特征在于：co和ni的质量分数之和为5～12％。
4.如权利要求1所述的金属陶瓷冲压模具冲头，其特征在于：还包括0.5～1.5％碳黑。
5.如权利要求4所述的金属陶瓷冲压模具冲头，其特征在于：包括按质量分数计的12％wc、5.5％mo、2％cr、3％tac、4.5％nbc、6％co、5％ni、1％碳黑、36％tic和25％tin。
6.权利要求1-5之一所述的金属陶瓷冲压模具冲头的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：单成，刘毅，鲁攀，
申请(专利权)人：成都美奢锐新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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