[发明专利]基于Sialon陶瓷的自润滑热锻模具及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于Sialon陶瓷的自润滑热锻模具，包括外模具以及嵌于外模具中的内模具，其中，所述内模具包括镍铬基体相、陶瓷硬质相以及自润滑相，其中，镍铬基体相为NiCr合金粉末，陶瓷硬质相为Sialon陶瓷粉末，润滑相为CaF₂粉末，利用球磨机将镍铬基体相、陶瓷硬质相以及自润滑相三相粉末混合均匀，再通过粉末冶金的方法制备得到内模具。本发明提出的基于Sialon陶瓷的自润滑热锻模具，解决了热锻模具在高温环境下发生摩擦磨损和润滑油污染的问题。

技术领域

本发明涉及高温自润滑材料领域，尤其设计一种基于Sialon陶瓷的自润滑热锻模具及其制备方法。

背景技术

在模具的锻造、挤压生产过程中，常会出现模具磨损的现象，尤其在高温环境中，磨损现象更为显著。由于摩擦磨损的存在，造成了模具的服役寿命下降。而工业模具造价成本高昂，要求模具在高温环境下要有较长的使用寿命，如何有效克服模具在高温环境下的摩擦磨损非常必要。

在工业生产过程中，常使用有机润滑油脂或润滑剂。而常使用的有机润滑油脂在高温环境下会发生氧化分解，润滑效果较差，润滑油脂对工作环境造成一定的污染。在精密加工过程中，对加工环境的洁净度有相当高的要求，而润滑油脂对模具造成了一定的污染。采用的润滑剂通常含有固体粒子，即在油基或水基润滑剂中再添加固体润滑剂，如：石墨、二硫化钼和其它固体润滑剂。用润滑剂处理模具表面，虽然有良好的润滑效果，但造成了工作环境的污染。在热锻加工过程中，对加工环境有相当高的要求，而润滑剂对生产环境造成了一定的污染，影响了生产人员的健康。在实际生产的过程中，迫切需要一种高温环境下自润滑的材料。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于Sialon陶瓷的自润滑热锻模具及其制备方法，旨在解决热锻模具在高温环境下发生摩擦磨损和润滑油污染的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于Sialon陶瓷的自润滑热锻模具，包括外模具以及嵌于外模具中的内模具，其中，所述内模具包括镍铬基体相、陶瓷硬质相以及自润滑相，其中，

镍铬基体相为NiCr合金粉末，陶瓷硬质相为Sialon陶瓷粉末，润滑相为CaF₂粉末，利用球磨机将镍铬基体相、陶瓷硬质相以及自润滑相三相粉末混合均匀，再通过粉末冶金的方法制备得到内模具。

优选地，内模具还包括硬脂酸颗粒，其与镍铬基体相、陶瓷硬质相以及自润滑相一起通过粉末冶金的方法制得内模具。

优选地，NiCr合金粉末的质量分数为70%-90%，Sialon陶瓷粉末的质量分数为2%-15%，CaF₂的质量分数为粉末2%-15%，硬脂酸颗粒的质量分数为1%-2%。

优选地，镍铬基体相为Ni80Cr20。

本发明进一步提出一种基于上述基于Sialon陶瓷的自润滑热锻模具的制备方法，包括以下步骤：

称取适量NiCr金属粉末、Sialon陶瓷粉末、CaF₂粉末以及硬脂酸颗粒后，将称量后的粉末放入金属罐中，加入不锈钢球，抽真空充氮气保护，通过球磨机进行球磨混粉；

混合好的粉末通过模具压制成型，放置于真空管式烧结炉中烧结成型；

烧结好的样品通过抛光后，制备成嵌件，应用在热锻模具中。

优选地，球磨机球磨混粉4-6小时。

优选地，取出混好的粉料，用模具和液压装置压制成型时，压力控制在20 MPa ~30MPa，保压时间1 min -2min。