耐磨器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种耐磨器件，其包括碳化钨粉末，以及与所述碳化钨粉末烧结混合的纳米碳球。所述耐磨器件可进一步包括与所述碳化钨粉末烧结混合的贵金属粉末。本发明专利技术还提供上述耐磨器件的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
日常生产工作中常用的耐磨器件包括模仁、模腔等模具产品及钻头、铰刀、铣刀、镗刀等刀具产品。其中模仁广泛应用于模压成型制程，特别是制造光学玻璃产品，如非球面玻璃透镜、球透镜、棱镜等，采用直接模压成型(Direct Press-molding)技术可直接生产光学玻璃产品，无需打磨、抛光等后续加工步骤，可大大提高生产效率及产量，且产品质量好。但直接模压成型法对于模仁的化学稳定性、抗热冲击性能、机械强度、表面光滑度等要求非常高。因而，模压成型技术的发展实际上主要取决于模仁材料及模仁制造技术的进步。对于模压成型的模仁一般有以下要求a.在高温时，具有很好的刚性、耐机械冲击强度及足够的硬度；b.在反复及快速加热冷却的热冲击下模仁不产生裂纹及变形；c.在高温时模仁表面与光学玻璃不发生化学反应，不黏附玻璃；d.不发生高温氧化；e.加工性能好，易加工成高精度及高表面光洁度的型面；f.成本低。传统模仁大多以不锈钢或耐热合金作为材料，这种模仁容易发生高温氧化，在反复热冲击作用下，会发生晶粒长大，从而模仁表面变粗糙，黏结玻璃。为解决上述问题，非金属及超硬合金材料被用于模仁。据报导，碳化硅(SiC)，氮化硅(Si3N4)，碳化钛(TiC)，碳化钨(WC)及碳化钨-钴合金已经被用于制造模仁。但是，上述各种碳化物陶瓷硬度非常高，很难加工成所需要的外形，特别是高精度非球面形。而超硬合金除难以加工之外，使用一段时间之后还可能发生高温氧化。所以，以碳化物或超硬合金材料为模仁基底，其表面形成有其它材料镀层或覆层的复合结构模仁成为新的发展方向，典型的复合结构模仁如美国专利第4,685,948号及第5,202,156号。美国专利第4,685,948号揭示一种用于直接模压成型光学玻璃产品的复合结构模仁。其采用高强度的超硬合金(Super-hard Alloy)、碳化物陶瓷或金属陶瓷(Cermet)作为模仁基底，并在所述模仁基底的模压面形成有铱(Ir)薄膜层，或Ir与铂(Pt)、铼(Re)、锇(Os)、铑(Rh)或钌(Ru)的合金薄膜层，或Ru薄膜层，或Ru与Pt、Re、Os、Rh的合金薄膜层。通过所述薄膜层可有效防止基底发生高温氧化。美国专利第5,202,156号揭示一种制备用于模压光学玻璃产品的复合结构模仁的方法。其采用高强度的超硬合金、碳化物陶瓷或金属陶瓷作为模仁基底，并于所述模仁基底的模压面形成一层类金刚石膜(DLC，Diamond Like Carbon)。卫中山、左敦稳于《航空精密制造技术》Vol.40，No.1，20-23(Feb.2004)，“类金刚石膜的制备及应用”一文中介绍了类金刚石膜的制备方法及应用。然而，上述复合结构模仁作为耐磨器件的耐磨性能仍不理想，于基底上形成的膜层使用时间较长后，可能出现被磨掉或出现开裂(Crack)、剥离(Chip Off)、微裂纹(Microcrack)等情形，从而影响模仁的脱模性能、精度及模压成型玻璃产品的质量，导致该类耐磨器件使用寿命不长。有鉴于此，提供一种耐磨性能佳，使用寿命较长的耐磨器件实为必要。
技术实现思路
为解决现有技术的耐磨器件耐磨性能不理想，影响使用寿命的问题，本专利技术的目的在于提供一种耐磨性能佳，使用寿命较长的。为实现本专利技术的目的，本专利技术提供一种耐磨器件，其包括碳化钨粉末，以及与所述碳化钨粉末烧结混合的纳米碳球(CarbonNanocapsules)。所述耐磨器件中烧结混合的纳米碳球的质量百分比为1～25％，优选为1～13％。所述纳米碳球为中空结构或内部包含金属微粒。所述纳米碳球的粒径范围为1～100nm，优选30～40nm。所述耐磨器件进一步包括与所述碳化钨粉末烧结混合的贵金属粉末。所述耐磨器件中烧结混合的贵金属粉末的质量百分比为1～25％，优选为1～13％。所述贵金属粉末包括铂(Pt)、铼(Re)、铱(Ir)或其合金。所述贵金属粉末的粒径范围为1～100nm。本专利技术的耐磨器件包括模仁、模腔及钻头、铰刀、铣刀、镗刀等要求高硬度及高耐磨性能的产品。为实现本专利技术的另一目的，本专利技术提供一种耐磨器件的制备方法，其包括提供一烧结用模具，其具有所需耐磨器件的形状；将碳化钨粉末及纳米碳球的混合材料置于所述烧结用模具中；将所述混合材料于高温下进行烧结，形成耐磨器件。所述耐磨器件中烧结混合的纳米碳球的质量百分比为1～25％，优选为1～13％。所述纳米碳球为中空结构或内部包含金属微粒。所述纳米碳球的粒径范围为1～100nm，优选30～40nm。所述混合材料中可进一步混入贵金属粉末。所述耐磨器件中烧结混合的贵金属粉末的质量百分比为1～25％，优选为1～13％。所述贵金属粉末包括铂(Pt)、铼(Re)、铱(Ir)或其合金。所述贵金属粉末的粒径范围为1nm～100nm。与现有技术相比，本专利技术的耐磨器件采用碳化钨粉末及纳米碳球混合烧结而成，制程简单且该烧结复合结构强度高。纳米碳球耐磨性强、化学性质稳定，无需附加膜层，从而避免随之产生的问题。另，所述贵金属粉末还可以改善成型精度。附图说明图1是本专利技术第一实施例耐磨器件的结构示意图2是本专利技术第二实施例耐磨器件的结构示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。请参阅图1，本专利技术第一实施例提供一种用于模压光学玻璃产品的耐磨器件模仁10，其包括碳化钨粉末101以及与所述碳化钨粉末101烧结混合的纳米碳球102。所述模仁10中烧结混合的纳米碳球102的质量百分比为1～25％，优选为1～13％。纳米碳球102是一种多面体形碳簇材料，与巴基球(Buckyball)及纳米碳管(Carbon Nanotube)同属富勒烯(Fullerene)的笼状碳结构，其外部为封闭的多层石墨结构，所述石墨层平坦部分均为六圆环，而边角转折部分则是由五圆环组成。所述纳米碳球102包括中空或内部包含金属微粒的多层石墨结构，其化学性质稳定，所述多层石墨结构使其具有质轻、高表面积、热传导性、导电性、强度佳等优点。所述纳米碳球102的粒径范围为1～100nm，优选30～40nm。请参阅图2，本专利技术第二实施例提供一种用于模压光学玻璃产品的耐磨器件模仁20，其包括碳化钨粉末201以及与所述碳化钨粉末201烧结混合的纳米碳球202。本实施例与第一实施例不同之处在于，所述模仁20还包括与所述碳化钨粉末201及纳米碳球202烧结混合的贵金属粉末203。所述耐磨器件20中烧结混合的贵金属粉末203的质量百分比为1～25％，优选为1～13％。所述贵金属粉末203包括Pt、Ir、Re或其合金，如Pt-Ir、Ir-Re或Pt-Ir-Re等合金。所述贵金属粉末203的粒径范围为1～100nm。当然，本专利技术不仅可用于模压光学玻璃产品的模仁，也可应用于其它不同形状、不同用途的模仁、模腔及钻头、铰刀、铣刀、镗刀等要求高硬度及高耐磨性能的产品。本专利技术还提供于所述耐磨器件的制备方法。请参阅图1，本专利技术提供的第一种方法包括以下步骤提供一烧结用模具(图未示)，其具有所需模仁10的形状；将碳化钨粉末101及纳米碳球102的混合材料置于所述烧结用模具中；通过施加压应力挤压成型，使所述碳化钨粉末101及纳米碳球102之间紧密冷连接；将所述紧密冷连接的成型体于高温下进行烧结，形成烧结复合模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐磨器件，其包括碳化钨粉末，以及与所述碳化钨粉末烧结混合的纳米碳球。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕昌岳，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]