CN101602228B - 陶瓷模具硬质涂层复合侧板及其制作方法 - Google Patents

陶瓷模具硬质涂层复合侧板及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷模具硬质涂层复合侧板，其包括侧板基体、设于该侧板基体一侧面的凹槽。该凹槽内设有牢固冶金结合的硬质涂层。该硬质涂层由低熔点的铁基合金粉末与碳化钨或与碳化钛粉末制作而成。本发明还公开了一种陶瓷模具硬质涂层复合侧板的制作方法。本发明利用粉末冶金的工艺技术，实现了硬质涂层与基体的牢固结合，获得陶瓷模具无缝硬质涂层复合侧板。而且工艺过程简单，其成本较硬质合金复合侧板低30～50％，使用寿命达到100万次以上，接近硬质合金复合侧板，具有高性价比，从而降低了瓷砖生产过程中的模具成本消耗。

Description

陶瓷模具硬质涂层复合侧板及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷模具侧板，特别是涉及一种瓷砖成型模具的无缝硬质涂层复合侧板及其制作方法。
背景技术
陶瓷模具由上、下模及周边侧板几个部分组成。瓷砖压制成型时，粉料对侧板产生很大的侧压力，因此干坯被顶出模腔时会磨损侧板工作面，导致侧板报废。为了提高侧板的寿命，在制造侧板01时通常在侧板工作部位开一个凹槽，槽内镶嵌耐磨材料的衬板02，从而制成复合侧板。耐磨材料通常使用合金钢或硬质合金(硬质合金复合侧板结构，如附图1所示)。合金钢复合侧板相对价格低廉，但寿命与硬质合金复合侧板相差甚远(5～10倍)，因而硬质合金复合侧板在陶瓷市场特别是抛光砖市场应用非常广泛。
镶嵌硬质合金复合侧板的方法一般采用粘结或钎焊，基体与硬质合金之间存在缝隙，结合强度低，使用过程中容易脱落造成侧板损坏。此外，由于钨钴价格不断上涨，硬质合金复合侧板价格相对较高，陶瓷侧板消耗成本也在不断增加。
发明内容
本发明为了解决现有硬质合金复合侧板价格昂贵、结合强度低的技术问题，提出一种低成本、结合强度高的陶瓷模具硬质涂层复合侧板及其制作方法。
本发明提出的陶瓷模具硬质涂层复合侧板，包括中碳钢制作的侧板基体、设于该侧板基体一侧面的U型凹槽，该凹槽内设有牢固冶金结合的硬质涂层，该硬质涂层由低熔点的铁基合金粉末与碳化钨或与碳化钛粉末制作而成，硬质涂层按下述重量配比的原料配置而成：低熔点的铁基合金粉末50％～70％、碳化钨粉末30％～50％；或低熔点的铁基合金粉末70％～85％、碳化钛粉末15％～30％。
所述低熔点的铁基合金粉末按下述重量配比的原料配置而成：
C   2.8％～4％、  Ni  3.8％～6.7％、Cr 27.3％～34.8％、
Si  1.4％～2.8％、B   1.4％～2.8％、Fe 51.8％～61.2％。
本发明提出的陶瓷模具硬质涂层复合侧板的制作方法，其包括如下步骤：
步骤一：首先以中碳钢制作侧板基体，在工作部位开一U型凹槽；
步骤二：根据配方配置硬质涂层的粉料，将配置好的粉料球磨混合；
步骤三：将球磨混合后的粉料灌注入侧板基体U型凹槽中，为槽深的1/3～2/3；
步骤四：将灌注有硬质涂层粉料的侧板基体放置于真空炉内，采用1050～1150℃的高温烧结；
步骤五：重复进行步骤三和步骤四2～3次灌注烧结工艺，以致硬质涂层粉料熔融扩散而充满整个U型凹槽，形成具有牢固冶金结合的硬质涂层；
步骤六：最后精磨，制成带有硬质涂层的复合侧板。
所述的硬质涂层由低熔点铁基合金粉末与碳化钨或碳化钛粉末制作而成。
低熔点的铁(Fe)基合金粉末(熔点低于1100℃)。分别与碳化钨(WC)或碳化钛(TiC)粉末配合，可得到Fe基WC或Fe基TiC的硬质涂层。当Fe基WC硬质涂层中的WC含量为30～50wt.％时，硬度可达HRC65～70；当Fe基TiC硬质涂层中TiC含量为15～30wt.％时，硬度可达HRC68～75。硬质涂层径显微组织观察，硬质涂层内含有大量的碳化物、硼化物等硬质相，耐磨性能优异。
本发明利用粉末冶金的工艺技术，实现了硬质涂层与基体的牢固结合，获得陶瓷模具无缝硬质涂层复合侧板。而工艺过程简单，其成本较硬质合金复合侧板低30～50％，使用寿命达到100万次以上，接近硬质合金复合侧板，具有高性价比，从而降低了瓷砖生产过程中的模具成本消耗。
附图说明
图1为现有陶瓷模具硬质合金复合侧板的剖视图；
图2为本发明陶瓷模具硬质涂层复合侧板的剖视图。
具体实施方式
如图2所示，本发明的陶瓷模具硬质涂层复合侧板，包括用45号中碳钢制作的侧板基体1，设于该侧板基体工作面的U型凹槽。该凹槽内设有牢固冶金结合的硬质涂层2。而硬质涂层由低熔点的铁(Fe)基合金粉末与碳化钨(WC)或与碳化钛(TiC)粉末制作而成。硬质涂层按下述重量配比的原料配置而成：
低熔点的铁基合金粉末50％～70％、碳化钨粉末30％～50％；
或
低熔点的铁基合金粉末70％～85％、碳化钛粉末15％～30％。
其中的低熔点的铁基合金粉末按下述重量配比的原料配置而成：
C   2.8％～4％、  Ni  3.8％～6.7％、Cr  27.3％～34.8％、
Si  1.4％～2.8％、B   1.4％～2.8％、Fe  51.8％～61.2％。
本发明提出的陶瓷模具硬质涂层复合侧板的制作方法：
实施例1：规格为660×30×25的Fe基WC硬质涂层复合侧板的制备过程按以下步骤：
步骤1：选用45号钢制作规格为660×30×25的陶瓷模具侧板基体，在侧板基体工作面开U型凹槽，槽宽10mm，深5mm。
步骤2：选用成分为C(3.0wt.％)，Ni(4.5wt.％)、Cr(32wt.％)、Si(1.5wt.％)、B(2.5wt.％)，Fe(56.5wt.％)配置Fe基合金粉末；再将Fe基合金粉末wt.55％加入WC粉45wt.％混合球磨。
步骤3：将球磨料灌注入U型凹槽中，为槽深的1/3。
步骤4：在真空炉内于1100℃烧结，保温时间为10min。
步骤5：重复步骤3和步骤4三次，使得硬质涂层粉料熔融扩散而充满整个U型凹槽，形成具有牢固冶金结合的硬质涂层。
步骤6：用平面磨床精磨硬质涂层表面，制成带有硬质涂层的复合侧板。
实施例2：规格为860×30×25的Fe基TiC硬质涂层复合侧板的制备过程按以下步骤：
步骤1：选用50号钢制作规格为860×30×25的陶瓷模具侧板基体，在侧板基体工作部位开U型凹槽，槽宽10mm，深5mm。
步骤2：选用成分为C(3.5wt.％)，Ni(5.5wt.％)、Cr(28wt.％)、Si(2.5wt.％)、B(1.5wt.％)，Fe(余量)配置Fe基合金粉末；再将Fe基合金wt.80％粉末加入TiC粉20wt.％混合球磨。
步骤3：将球磨料灌注入U型凹槽中，为槽深的1/2。
步骤4：在真空炉内于1130℃烧结，保温时间为15min。
步骤5：复步骤3和步骤4二次，使得硬质涂层粉料熔融扩散而充满整个U型凹槽，形成具有牢固冶金结合的硬质涂层。
步骤6：用平面磨床精磨硬质涂层表面，制成带有硬质涂层的复合侧板。
本发明利用粉末冶金的工艺技术，实现了硬质涂层与基体的牢固结合，获得陶瓷模具无缝硬质涂层复合侧板。而且工艺过程简单，其成本较硬质合金复合侧板低30～50％，使用寿命达到100万次以上，接近硬质合金复合侧板，具有高性价比，从而降低了瓷砖生产过程中的模具成本消耗。
以上结合较佳实施方式对本发明进行了具体描述，但是本技术领域内的技术人员可以对这些实施方式做出多种变更或变化，这些变更和变化应落入本发明保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种陶瓷模具硬质涂层复合侧板，包括中碳钢制作的侧板基体、设于该侧板基体一侧面的U型凹槽，该凹槽内设有牢固冶金结合的硬质涂层，该硬质涂层由低熔点的铁基合金粉末与碳化钨或与碳化钛粉末制作而成，硬质涂层按下述重量配比的原料配置而成：低熔点的铁基合金粉末50％～70％、碳化钨粉末30％～50％；或低熔点的铁基合金粉末70％～85％、碳化钛粉末15％～30％，其特征在于，所述低熔点的铁基合金粉末按下述重量配比的原料配置而成：
C   2.8％～4％、  Ni  3.8％～6.7％、Cr  27.3％～34.8％、
Si  1.4％～2.8％、B   1.4％～2.8％、Fe  51.8％～61.2％。
2.一种如权利要求1所述的陶瓷模具硬质涂层复合侧板的制作方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：首先以中碳钢制作侧板基体，在工作部位开一U型凹槽；
步骤二：根据配方配置硬质涂层的粉料，将配置好的粉料球磨混合；
步骤三：将球磨混合后的粉料灌注入侧板基体U型凹槽中，为槽深的1/3～2/3；
步骤四：将灌注有硬质涂层粉料的侧板基体放置于真空炉内，采用1050～1150℃的高温烧结；
步骤五：重复进行步骤三和步骤四2～3次灌注烧结工艺，以致硬质涂层粉料熔融扩散而充满整个U型凹槽，形成具有牢固冶金结合的硬质涂层；
步骤六：最后精磨，制成带有硬质涂层的复合侧板。
3.如权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述的硬质涂层由低熔点铁基合金粉末与碳化钨或碳化钛粉末制作而成。
4.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述的硬质涂层按下述重量配比的原料配置而成：
低熔点的铁基合金粉末50％～70％、碳化钨粉末30％～50％；
或
低熔点的铁基合金粉末70％～85％、碳化钛粉末15％～30％。
5.如权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述低熔点的铁基合金粉末按下述重量配比的原料配置而成：
C  2.8％～4％、  Ni 3.8％～6.7％、Cr  27.3％～34.8％、
Si 1.4％～2.8％、B  1.4％～2.8％、Fe  51.8％～61.2％。
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