專利名稱：陶瓷金屬復合模具及其制造工藝的制作方法
陶瓷金屬復合模具及其制造工藝
技術領域：
本發(fā)明涉及一種模具，特別涉及一種陶瓷金屬復合模具。
背景技術：
近年來，應用于真空蒸發(fā)鍍膜的原料(氧化物鍍膜材料)，已經(jīng)由最初的高純度粉 末狀發(fā)展為高純度、高密度的毫米級顆?；蛘咝A片狀，根據(jù)膜層功能不同，純度要求達到 99. 9% 99. 999%不等。對于毫米級顆?；蛘咝A片的氧化物鍍膜材料，現(xiàn)有技術是采用 高純度的氧化物陶瓷粉末，應用粉末冶金的工藝進行成型，為提高顆粒密度，需反復進行壓 制成型后破碎造粒，最后進行真空燒結(jié)。常規(guī)的粉末冶金工藝，采用模具鋼制作壓模，但氧化物鍍膜材料的原料是高純度 的氧化物粉末，具有高純度，高硬度等特點，硬度遠高于模具鋼，在壓制過程中氧化物粉末 與模具內(nèi)壁進行強烈的摩擦作用，壓制成型的原料胚錠表面有嚴重的發(fā)黑、發(fā)黃現(xiàn)象，表明 有金屬等外來物粘污，嚴重污染了鍍膜材料，并且金屬模具磨損嚴重，使用壽命低下。為保 證產(chǎn)品的高純度，需要將成型后的胚料進行表面刮料，每次刮料大約損耗2% 3%，經(jīng)過 反復多次成型刮料后將損耗6% 8%，對于價格昂貴的高純度氧化物粉末原料，將造成巨 大的經(jīng)濟損失。因此應用于該領域的金屬模具有待于進一步改進。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術問題之一，在于提供一種陶瓷金屬復合模具，以解決現(xiàn)有技 術中模具對原料粉末造成污染的問題，避免了原材料的浪費，并且由于降低了摩擦損耗及 氧化損耗極大的延長了模具的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明要解決的技術問題之二，在于提供一種陶瓷金屬復合模具制作工藝，所制 造的陶瓷金屬復合模具，可解決現(xiàn)有技術中模具對原料粉末造成污染的問題，避免了原材 料的浪費，并且由于降低了摩擦損耗及氧化損耗極大的延長了模具的使用壽命，降低了生 產(chǎn)成本。本發(fā)明要解決的技術問題之一是這樣實現(xiàn)的一種陶瓷金屬復合模具，其是在模 具基體的工作面上冶金設有一層陶瓷涂層，該陶瓷涂層的密度為理論密度的85 90%，且 該陶瓷涂層的硬度及耐磨性大于壓制產(chǎn)品，或采用與壓制產(chǎn)品相同的材料。本發(fā)明要解決的技術問題之二是這樣實現(xiàn)的一種陶瓷金屬復合模具制作工藝， 具體包括如下步驟步驟10、將模具基體經(jīng)磨削、除油、清洗、干燥后，并使用24目棕剛玉砂噴砂進行 粗化；步驟20、將合金原料粉末通過噴涂設備預先噴涂于基體材料表面，制備一過度粘 結(jié)層，該涂層厚度控制在30 40 μ m ；步驟30、以硬度及耐磨性大于壓制產(chǎn)品的陶瓷粉末或與壓制產(chǎn)品相同材質(zhì)的陶瓷 粉末為陶瓷涂層原料粉末，通過熱噴涂設備噴涂在過度粘結(jié)層的表面，制備一陶瓷涂層，該陶瓷涂層的厚度控制在200 300 μ m ；步驟40、對陶瓷涂層進行精密的打磨機械加工，陰模型腔工作面的尺寸公差控制 在(+0. 04mm, -0. 00mm)，上模沖和下模沖工作面的尺寸公差控制在(+0. OOmm, -0. 04mm)。本發(fā)明具有如下優(yōu)點一方面該模具不會對高純度原料造成接觸污染，降低了因 清除污染造成的額外人工成本，也有力的保證了產(chǎn)品質(zhì)量，同時降低了 6% 8%的原料成 本；另一方面模具使用壽命長，在正規(guī)操作下，模具基本不造成磨損，可以極大的保證模具 的尺寸精度，陶瓷涂層保護了基體模具鋼，使得不易氧化；同時基體也保護了陶瓷涂層不易 因外來強烈沖擊而出現(xiàn)開裂。

下面參照附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。圖1為本發(fā)明陶瓷金屬復合模具一實施例的結(jié)構示意圖。圖2為圖1的局部放大圖。
具體實施方式
本發(fā)明的一種陶瓷金屬復合模具是在模具基體的工作面上冶金設有一層陶瓷涂 層，所述陶瓷涂層與模具基體之間通過一過度粘結(jié)層連接。該陶瓷涂層的密度為理論密度 的85 90%，從而使涂層結(jié)合強度高，達到30 60Mpa，且該陶瓷涂層的硬度及耐磨性大 于或等于壓制產(chǎn)品。所述陶瓷涂層的厚度為200 300 μ m，尺寸公差是陰模型腔工作面 為(+0. 04mm, -0. 00mm)，上模沖和下模沖工作面為(+0. OOmm, -0. 04mm)。所述模具基體一般為金屬基體，對陶瓷涂層起支撐保護作用，由于陶瓷涂層具有 高硬度、高脆性等特性，對于厚度僅為200 μ m 300 μ m的陶瓷涂層而言，極容易受外力沖 擊而損壞，選擇具有優(yōu)良強韌性的基體材料有效的支撐保護陶瓷涂層。所述過度粘結(jié)層，由于基體通常為模具鋼等金屬材料，而陶瓷涂層為陶瓷材料，兩 者的物理化學性能具有極大的差異，由于兩者的熱膨脹系數(shù)等性能參數(shù)不同，兩者若直接 結(jié)合，結(jié)合強度較低，有脫落的危險，所以采用與兩者結(jié)合強度較高的材料為過度粘結(jié)層作 為過度材料，一般選用合金材料制備該過度粘結(jié)層，大大的提高了陶瓷涂層與基體的粘結(jié) 強度。所述陶瓷涂層，與壓制產(chǎn)品的原料進行直接的接觸，涂層需要經(jīng)受高壓，及高強度 的摩擦作用，在這個過程中不僅不能對涂層自身造成磨損，且不可污染產(chǎn)品；因此，陶瓷涂 層材料的選擇，根據(jù)壓制材料的不同選取，可選擇與壓制產(chǎn)品的相同材料，或者選擇強硬度 及耐磨性能遠高于壓制產(chǎn)品的陶瓷材料。本發(fā)明的陶瓷金屬復合模具的制造工藝，包括如下步驟步驟10、將模具基體經(jīng)磨削、除油、清洗、干燥后，并使用24目棕剛玉砂噴砂進行 粗化；步驟20、將合金原料粉末通過噴涂設備預先噴涂于基體材料表面，制備一過度粘 結(jié)層，該涂層厚度控制在30 40 μ m ；步驟30、以硬度及耐磨性大于壓制產(chǎn)品的陶瓷粉末或與壓制產(chǎn)品相同材質(zhì)的陶瓷 粉末為陶瓷涂層原料粉末，通過熱噴涂設備噴涂在過度粘結(jié)層的表面，制備一陶瓷涂層，該陶瓷涂層的厚度控制在200 300 μ m ；步驟40、對陶瓷涂層進行精密的打磨機械加工，陰模型腔工作面的尺寸公差控制 在(+0. 04mm, -0. 00mm)，上模沖和下模沖工作面的尺寸公差控制在(+0. OOmm, -0. 04mm)。請參考圖1和圖2，以下將以生產(chǎn)高純度TiOx毫米級顆粒鍍膜材料為例闡述本發(fā) 明采用的模具1包括一上模沖11、一陰模12以及一下模沖13，模具基體111的材料 為Crl2模具鋼，陶瓷涂層112為TiOx涂層，合金過度粘結(jié)層113為Ni/Al合金層，Ni Al 的質(zhì)量比為48 52。其制造工藝如下步驟10、將模具1的工作面，包括上模沖11的工作面、陰膜12的工作面以及下模 沖13的工作面經(jīng)磨削、除油、清洗、干燥后，并使用24目棕剛玉砂噴砂進行粗化；步驟20、將Ni/Al合金粉末通過熱噴涂設備噴涂于基體111材料工作面，制備一 Ni/Al合金過度粘結(jié)層113，該涂層厚度控制在30 40 μ m ；步驟30、以純度彡99. 9%，平均粒徑20 120 μ m的金紅石型TiO2粉末，為陶瓷 涂層112原料粉末，通過熱噴涂設備噴涂在M/A1合金過度粘結(jié)層113的表面，制備一陶瓷 涂層112，該陶瓷涂層112的厚度控制在200 300 μ m ；值得一提的是，金紅石型TiO2粉末 在噴涂的過程中會造成氧缺失，最終形成TiOx涂層。步驟40、對陶瓷涂層112進行精密的打磨機械加工，陰模12的尺寸公差控制在 (+0. 04mm, -0. 00mm)，上模沖11與下模沖13的尺寸公差控制在(+0. OOmm, -0. 04mm)。其中所述步驟20和30中的熱噴涂設備采用APS-2000型大氣等離子噴涂設備，噴 涂工藝參數(shù)見下表
權利要求
一種陶瓷金屬復合模具，其特征在于在模具基體的工作面上冶金設有一層陶瓷涂層，該陶瓷涂層的密度為理論密度的85～90％，且該陶瓷涂層的硬度及耐磨性大于壓制產(chǎn)品，或采用與壓制產(chǎn)品相同的材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的陶瓷金屬復合模具，其特征在于所述陶瓷涂層與模具基體 之間通過一由合金材料制成的過度粘結(jié)層連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的陶瓷金屬復合模具，其特征在于所述壓制產(chǎn)品為高純度 TiOx毫米級顆粒鍍膜材料，所述模具基體的材料為Crl2模具鋼，所述陶瓷涂層為TiOx涂 層，所述過度粘結(jié)層為Ni/Al合金層，Ni A1的質(zhì)量比為48 52。
4.根據(jù)權利要求1所述的陶瓷金屬復合模具，其特征在于所述陶瓷涂層的厚度為 200 300 iim，尺寸公差是陰模型腔工作面為(+0.04mm，-0. 00mm)，上模沖和下模沖工作 面為(+0. 00mm, -0. 04mm)。
5.一種陶瓷金屬復合模具的制造工藝，其特征在于包括如下步驟步驟10、將模具基體經(jīng)磨削、除油、清洗、干燥后，并使用24目棕剛玉砂噴砂進行粗化；步驟20、將合金原料粉末通過噴涂設備預先噴涂于基體材料表面，制備一過度粘結(jié)層， 該涂層厚度控制在30 40 y m ；步驟30、以硬度及耐磨性大于壓制產(chǎn)品的陶瓷粉末或與壓制產(chǎn)品相同材質(zhì)的陶瓷粉末 為陶瓷涂層原料粉末，通過熱噴涂設備噴涂在過度粘結(jié)層的表面，制備一陶瓷涂層，該陶瓷 涂層的厚度控制在200 300 y m ；步驟40、對陶瓷涂層進行精密的打磨機械加工，陰模型腔工作面的尺寸公差控制在 (+0. 04mm, -0. 00mm)，上模沖和下模沖工作面的尺寸公差控制在(+0. 00mm, -0. 04mm)。
6.如權利要求5所述的一種陶瓷金屬復合模具的制造工藝，其特征在于所述陶瓷涂 層原料粉末為金紅石型Ti02粉末，純度彡99.9%,平均粒徑20 ii m 120 u m ；
7.如權利要求5所述的一種陶瓷金屬復合模具的制造工藝，其特征在于所述步驟20 和30中的噴涂設備采用APS-2000型大氣等離子噴涂設備，其中制備所述過度粘結(jié)層的噴涂工藝參數(shù)為電流500A、電壓60V，Ar氣流量45SLM，載氣流 量5SLM，送粉量5. 4Kg/h、噴涂距離100mm ；制備所述陶瓷涂層的噴涂工藝參數(shù)為電流550A、電壓65V，Ar氣流量40SLM，載氣流量 5SLM，送粉量0. 769Kg/h、噴涂距離80mm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種陶瓷金屬復合模具，其是在模具基體的工作面上冶金設有一層陶瓷涂層，該陶瓷涂層的密度為理論密度的85～90％，且該陶瓷涂層的硬度及耐磨性大于或等于壓制產(chǎn)品。本發(fā)明還提供了該模具的制造工藝，本發(fā)明具有如下優(yōu)點一方面該模具不會對高純度原料造成接觸污染；另一方面，在正規(guī)操作下，模具基本不造成磨損，可以極大的保證模具的尺寸精度，陶瓷涂層保護了基體模具鋼，使得不易氧化；同時基體也保護了陶瓷涂層不易因外來強烈沖擊而出現(xiàn)開裂，使用壽命長。
文檔編號B22F3/03GK101992297SQ20101053473
公開日2011年3月30日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權日2010年11月5日
發(fā)明者張科, 陳欽忠 申請人:福州阿石創(chuàng)光電子材料有限公司