CN1045946C - 精密结构陶瓷拉丝模及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种以氧化锆增韧氧化铝基精密结构陶瓷为材质制成的拉丝模及其制造方法。所使用的陶瓷复合粉中ZrO2(t)相数＞85%，平均粒度≤0.5μm。复合粉搀入两种成型剂进行均匀混合、造粒、双向冷压成型、预烧、烧结等工序，制成拉丝模。这种拉丝模的耐磨性，使用寿命和所拉制的金属丝表面光洁度，均优于硬质合金拉丝模，并且原料易得，成本低。
Description
本发明涉及一种精密结构陶瓷材料产品，特别是涉及一种以精密结构陶瓷为材料制成的拉丝模及其制造方法。
目前工业生产中，用于拉制各种黑色金属、有色金属丝和线材的拉丝模，大都是用硬质合金制成的；而拉制Φ0.2mm以下的丝材则是用钻石模。硬质合金拉丝模使用寿命短，拉丝过程中模孔壁与金属丝之间产生粘附作用，影响金属丝的表面性能；而且制造拉丝模的硬质合金中有约15％的金属钴，属稀有元素，增加了制造成本。钻石模虽耐磨性能好，使用寿命长，但造价昂贵，成本太高。
本发明的目的是提供一种强度高、韧性好、耐磨且寿命长，拉制的丝材表面光洁度高，且成本低的精密结构陶瓷拉丝模及其制造方法。
本发明研究了氧化锆增韧氧化铝精密结构陶瓷的特点，采用此材质制成拉丝模，其结构形状与现有的硬质合金拉丝模以及钻石拉丝模模具的结构形状相同。制造方法是将陶瓷复合粉与成型剂进行混合，然后对混料进行造粒，粉粒再置入钢模中进行冷压成型，经过预烧、烧结、出炉等工序，形成模具。
下面结合实施例对本发明进行详细描述。原料为氧化锆增韧氧化铝基陶瓷复合粉，其重量比为：
α-Al2O3∶ZrO2(Y2O3＋CeO2)＝50～85∶50～15；ZrO2稳定剂是采用Y2O3和CeO2复合稳定剂；ZrO2中四方相数ZrO2(t)＞85％；α-Al2O3纯度≥99.9％；陶瓷复合粉的平均粒度≤0.5μm。
成型剂I为聚乙二醇。
成型剂II为石腊或丁钠橡胶。
1、混料：将氧化锆增韧氧化铝基陶瓷复合粉与成型剂I调制成浆料并进行雾化干燥，再加入成型剂II，进行均匀混合。陶瓷复合粉可以单独与成型剂II混合，也可以与成型剂I和成型剂II复合混料。混料中的成型剂I的重量含量为0.5～2％，成型剂II的重量含量为3～5％。两种成型剂的总含量为4～8％之内。
2、造粒：将搀入成型剂的复合粉，在100～150MPa的压力下预压成块，并用45～60目的网筛擦筛。可得到较好颗粒分布的二次颗粒以提高松装密度及流动性。
3、冷压成型：将造粒后的粉粒装入钢模，在80～130MPa压力下进行双向压制冷压成型。压制出的拉丝模压坯表面应光滑元缺损，本工序中所说的钢模，是指依照拉丝模的结构形状所制成的模具。
4、预烧：将压制出的拉丝模压坯放入钢玉烧舟中，送入预烧炉，由室温逐步升温到650℃。使压坯内的压制残余应力逐渐消失，以及有机物质挥发完全。升温速度为15～30℃/小时。然后冷却出炉。
5、烧结：预烧后的拉丝模坯料放入高温炉中烧结。开始升温速度是100～200℃/小时，过400℃后升温速度为300～400℃/小时，使温度达到1650～1700℃下烧结，保温1～2小时。开始升温的过程应避免升温速度过快。因陶瓷的导热系数较小，升温过快会造成坯料表面与芯部温差过大，产生较大的应力，导致坯料出现裂纹。
6、制品出炉：烧结后的坯料已成制品，即陶瓷拉丝模。待炉温降至200℃以下，便可将制品出炉。
本发明所提供的精密结构陶瓷拉丝模，其耐磨性和使用寿命均优于硬质合金拉丝模。拉制钢丝比硬质合金拉丝模提高寿命6倍以上，拉制乌丝、钼丝、合金钢丝等提高寿命2～4倍。由于陶瓷具有自润滑性和惰性，因而提高了被拉制的金属丝的表面光洁度，并且解决了拉丝过程中的拉丝模与金属丝间的粘附现象。精密结构陶瓷的原料来源丰富，制造成本低，重量轻，仅是硬质合金重量的四分之一。由于陶瓷拉丝模的寿命长，拉丝过程中减少了模具的更换次数，提高了劳动生产率。
Claims (2)
1、一种精密结构陶瓷拉丝模，具有已知拉丝模的结构形状它的构造材质是由氧化锆和氧化铝组成的精密陶瓷，其特征在于：氧化锆ZrO2的含量大于15％且小于50％，氧化铝α-Al2O3的含量大于50％且小于85％；ZrO2四方相数ZrO2(t)＞85％；α-Al2O3纯度≥99.9％；平均粒度≤0.5μm；
2、一种制造精密结构陶瓷拉丝模的方法，其特征是，将陶瓷复合粉与成型剂进行混合，然后对混料进行造粒，粉粒再置入钢模中进行冷压成型经过预烧、烧结、出炉工序，形成制品；其中：
陶瓷复合粉采用氧化锆增韧氧化铝基陶瓷复合粉，其重量配比为：α-Al2O3∶ZrO2(Y2O3＋CeO2)＝50～85∶50～15；ZrO2稳定剂是采用Y2O3和CeO2复合稳定剂，成形剂采用成型剂I为聚乙二醇，成型剂II为石腊或丁钠橡胶；陶瓷复合粉ZrO2四方相数ZrO2(t)＞85％；α-Al2O3纯度≥99.9％；平均粒度≤0.5μm；
混料过程是将所述的氧化锆增韧氧化铝基陶瓷复合粉与成型剂I调制成浆料并进行雾化干燥，再加入成型剂II，进行均匀混料，与成型剂I和成型剂II复合混料，混料中成型剂I的重量含量为0.5～2％，成型剂II的含量为3～5％，两种成型剂的总含量为4～8％；
造粒过程是将混料预压成块，其压力为100～150MPa，并用45～60目的网筛擦筛；
冷压成型采用双向压制，其压力为80～130MPa；
压坯预烧是由室温逐步升温至650℃，升温速度为15～30℃/小时，压坯烧结温度为1650～1700℃，升温速度在400℃前为100～200℃/小时，400℃后为300～800℃/小时，达烧结温度后保温1～2小时。
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