CN103042208B - 铁和碳化钛混合料及其在冷压模具表面制作涂层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁和碳化钛混合料，其由下列重量百分比的原料配制而成：碳化钛粉40~50%、铸铁粉50~60%。本发明还公开了一种利用铁和碳化钛混合料在冷压模具表面制作涂层的方法。与现有技术相比，本发明使得经过表面强化后的冷压模具，硬度和耐磨性可大大提高，使用寿命也明显增加；碳化钛具有高硬度、高强度、高弹性模量以及优异耐磨性能，成本较传统硬质相WC低，性能与其相当，可有效节省成本。制备工艺简单，能耗低，适用于工业化生产。

Description

铁和碳化钛混合料及其在冷压模具表面制作涂层的方法

技术领域

本发明涉及金属基体表面强化技术，尤其涉及一种铁和碳化钛（Fe\TiC）混合料及采用真空熔覆法在冷压模具的表面制作涂层的方法。该方法可以有效增强冷压模具表面的耐磨耐蚀性，工艺简单，适合于工业化生产。

背景技术

在我国，冷压模具使用寿命一般较低，其原因除了设计、加工等方面以外，冷压模具的表面性能也起着重要作用。选择冷压模具材料主要考虑的因素是硬度、耐磨性、强度和韧性。传统冷压模具所用材料为冷作模具钢和高速钢，冷作模具钢以其高硬度和高耐磨性著称，高速钢以其优良的杭压性和较好的红硬性在模具材料中占有重要的地位。一般情况下，传统钢种硬度耐磨性已经可以满足工业需求，但压制超硬耐磨粉末过程中，硬质粉末硬度高于模具硬度，冷压模具磨损严重，服役寿命大大降低。

金属材料为了获得表面较高的综合机械性能，传统工艺是采用渗碳或渗氮等表面处理方法来进行。但是传统表面处理复杂，表面强度、硬度和耐磨性提高不能满足需求。近些年来，硬质金属技术得到快速的发展。如，采用WC用作结构材料的硬质相，但其制备工艺复杂，能耗高，导致生产成本高居不下，也不适合工业化生产。

发明内容

本发明为了解决现有冷压模具表面强化处理工艺复杂、成本高，不适合工业化生产的技术问题，提供一种利用真空熔覆法在冷压模具表面制作Fe\TiC耐磨耐蚀涂层的方法。可以有效提高模具硬度和耐磨性，模具使用寿命大大提高。

本发明提出的一种铁（Fe）和碳化钛（TiC）混合料，其由下列重量百分比的原料配制而成：碳化钛40 ~ 50 %、铁50 ~ 60%。

本发明还提出一种铁和碳化钛混合料在冷压模具表面制作涂层的方法，其步骤如下：

根据制作铁和碳化钛混合料的配比，称取碳化钛（TiC）粉、铁（Fe）粉配

制混合料；

将滚动球与所述混合料放入球磨机中球磨；其中，球料比1:1～1:3，球磨机

转速30～80rpm，球磨时间1～5h，装料系数1/2～3/4；

混料完成后，将混合料干燥；

将球磨完的混合料掺入粘结剂，制成膏状物均匀涂覆于冷压模具内壁，厚度为1~2mm；再将预涂覆好的冷压模具置于烘箱内，在70℃保温8小时；

将预制好涂层的冷压模具置于真空烧结炉中，加热至1250℃、保温5min，至涂层合金化。

所述球磨后的混合料的粒度均为30～50μm。

所述球磨混料的方式为滚动球磨或搅拌球磨。

所述的粘结剂为松香酒精溶液或聚乙烯醇（PVA）溶液。

本发明采用细颗粒TiC粉和Fe基合金粉末为原料，按比例称重后球磨得到混合粉末，掺入粘结剂制成膏状浆料，均匀涂覆于冷压模具内壁，将其烘干后在真空烧结炉中加热至合金化，即得表面强化过的冷压模具。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.经过表面强化后的冷压模具，硬度和耐磨性可大大提高，使用寿命也明显增加。

2. 碳化钛粉末密度为碳化钨的 1/3，售价仅为碳化钨的近 1/4，利用碳化钛作为硬质颗粒潜力巨大，经济效益显著。

3. 制备工艺简单，能耗低，适用于工业化生产。

具体实施方式

本发明提出的一种铁（Fe）和碳化钛（TiC）混合料，其由下列重量百分比的原料配制而成：碳化钛30 ~ 50 %、铁50 ~ 70%。

下面通过对金刚石冷压模具的内表面进行强化处理的实施例，对本发明作进一步的说明：

实施实例1：                                                           

根据制作铁和碳化钛混合料的配比，称取TiC粉60g，铸铁粉140g，放入球磨罐中，加入200g钢球，利用滚动球磨机进行球磨混料，球磨机转速55rpm，装料系数0.5，球磨时间3h，球磨后的混合料的粒度均为30～50μm。将球磨后的混合粉末用有机粘结剂聚乙烯醇溶液（浓度为2％）10ml，搅拌混合15min，调制成膏状浆料，将其均匀涂覆于冷压模具内壁，厚度控制在1mm，将其置于烘箱内，在70℃保温8小时烘干，将干燥后预制涂层的冷压模具放入真空烧结炉，在1250℃保温5min，空冷至室温即可得到表面强化的冷压模具。

实施实例2：                                                           

根据制作铁和碳化钛混合料的配比，称取TiC粉80g，铸铁粉120g，放入球磨罐中，加入600g钢球，利用利用行星球磨进行球磨混料，球磨机转速30rpm，装料系数0.65，球磨时间1h，球磨后的混合料的粒度均为30～50μm。也可以利用搅拌球磨方式加工。将球磨后的混合粉末用有机粘结剂聚乙烯醇溶液（浓度为2％）10ml，搅拌混合15min，调制成膏状浆料，将其均匀涂覆于冷压模具内壁，厚度控制在1.5mm，将其置于烘箱内，在70℃保温8小时烘干，将干燥后预制涂层的冷压模具放入真空烧结炉，在1250℃保温10min，空冷至室温即可得到表面强化冷压模具。

实施实例3：                                                           

称取TiC粉100g，铸铁粉100g，放入球磨罐中，加入400g钢球，利用滚动球磨机进行球磨混料，球磨机转速80rpm，装料系数0.75，球磨时间5h，球磨后的混合料的粒度均为30～50μm。将球磨后的混合粉末用有机粘结剂聚乙烯醇溶液（浓度为2％）50ml，搅拌混合15min，调制成膏状浆料，将其均匀涂覆于冷压模具内壁，厚度控制在3mm，将其置于烘箱内，在80℃保温10烘干，将干燥后预制涂层的冷压模具放入真空烧结炉，在1250℃保温10min，空冷至室温即可得到表面强化冷压模具。

本发明在冷压模具内壁表面制备强化涂层，选择TiC作为耐磨硬质相，关键在于TiC因其具有高强度、高模量以及化学稳定性好等特点，作为金属基复合材料的原位增强相而得到广泛的应用。由于TiC和铁液之间是化学湿润，故润湿性好，同时Ti常与Fe伴生，Ti/Fe粉价格低，用其作为Fe基材料增强相TiC的原料相当合适。因而普遍采用TiC作为铁基复合材料的增强相。通过真空熔覆技术在金属基体材料表面形成Fe\TiC覆层，则可将TiC陶瓷的优良特性与金属材料的强韧性、可加工性结合起来，获得理想复合涂层制品，同时制备工艺简单成本较低，便于工业化生产。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种铁和碳化钛混合料在冷压模具表面制作涂层的方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：

根据制作铁和碳化钛混合料的配比，称取碳化钛粉、铸铁粉配制混合料；

将滚动球与所述混合料放入球磨机中球磨；其中，球料比1:1～1:3，球磨机

转速30～80rpm，球磨时间1～5h，装料系数1/2～3/4；球磨后的混合料的粒度均为30～50μm；

混料完成后，将混合料干燥；

将球磨完的混合料掺入粘结剂，制成膏状物均匀涂覆于冷压模具内壁，厚度为1~2mm；再将预涂覆好的冷压模具置于烘箱内，在70℃保温8小时；

将预制好涂层的冷压模具置于真空烧结炉中，加热至1250℃、保温5min，至涂层合金化；

所述铁和碳化钛混合料，其由下列重量百分比的原料配制而成：碳化钛粉40 ~ 50 %、铸铁粉50 ~ 60%。

2.如权利要求1所述的制作涂层的方法，其特征在于：所述球磨混料的方式为滚动球磨或搅拌球磨。

3.如权利要求1所述的制作涂层的方法，其特征在于：所述的粘结剂为松香酒精溶液或聚乙烯醇溶液。