CN110499443B - 一种高性能模具材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能模具材料及其制备方法，按质量份数计：18.88‑19.42份超细WC,80份WC‑10%Co复合粉，0.3‑0.5份Cr3C2,0.08‑0.12份炭黑，0.2‑0.5份Re预混合后，加入一定量的球磨介质和合金球混合进行球磨，球磨制得的混合料进行热压烧结，烧结后的工件经深冷和回温处理，即得高性能模具材料。本发明通过改变WC粒径，WC中Co的添加方式以期保证合金具有高强度的同时解决上诉提到的Co池和耐磨性不好的问题。本方法消除Co的分布不均的问题，可以保证强度的同时提高耐磨性。

Description

一种高性能模具材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高性能模具材料及其制备方法，属于模具材料技术领域。
背景技术
现有的国内WC-Co硬质合金模具材料通常Co含量较高，Co含量高带来高强度的同时也会大大降低了合金模具的耐磨性，这将给合金模具的使用寿命大打折扣，使用范围有很大的局限性。
常规WC-Co模具材料Co含量较高且粒径较粗，常规工艺生产的混合料不稳定，有时会导致合金模具Co池的存在且合金的耐磨性不好，因此研制一种超细晶高强度高耐磨的模具材料的制备方法尤为重要。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高性能模具材料及其制备方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种高性能模具材料的制备方法，按质量份数计：18.88-19.42份超细WC,80份WC-10%Co复合粉，0.3-0.5份Cr3C2, 0.08-0.12份炭黑，0.2-0.5份Re预混合后，加入一定量的球磨介质和合金球混合进行球磨，球磨制得的混合料进行热压烧结，烧结后的工件经深冷和回温处理，即得高性能模具材料。
作为优选方案，所述超细WC的晶粒≤400nm,80份WC-10Co%复合粉为超细WC中已经含有10%的Co粉。
作为优选方案，18.88份的超细WC（晶粒≤400mm）,80份WC-10%Co复合粉, 0.5份Cr3C2,0.12份的炭黑。
作为优选方案，19.22份的超细WC（晶粒≤400mm）,80份WC-10%Co复合粉, 0.4份Cr3C2,0.08份的炭黑，0.3份的金属元素Re。
作为优选方案，19.42份的超细WC（晶粒≤400mm）,80份WC-10%Co复合粉, 0.3份Cr3C2,0.08份的炭黑，0.2份的金属元素Re。
作为优选方案，混合粉球磨之前放入三维混合器中预混合0.5-1h，所述球磨介质为其中至少一种酒精、丙酮、正己烷,含量90-150份，合金球直径为6-10mm,份数为300-600份，球磨机转数为200-300r/min,球磨时间8-32h。
作为优选方案，混合粉热压烧结温度1350-1380℃，热压烧结压力30-60MPa。
作为优选方案，工件在-200℃下深冷2h后加热到700-900℃保温2h回温处理。
一种高性能模具材料，由权利要求1至6任一项所述的一种高性能模具材料的制备方法制得。
作为优选方案，所述高性能模具材料晶粒度≤0.4um，密度≥14.4g/cm3，HRA≥91。
有益效果：本发明提供的一种高性能模具材料及其制备方法，本发明通过改变WC粒径，WC中Co的添加方式以期保证合金具有高强度的同时解决上诉提到的Co池和耐磨性不好的问题。本方法消除Co的分布不均的问题，可以保证强度的同时提高耐磨性。
具体实施方式
一种高性能模具材料的制备方法，包括如下步骤
步骤1：按质量份数计：18.88-19.42份超细WC,80份WC-10%Co复合粉，0.3-0.5份Cr3C2, 0.08-0.12份炭黑，0.2-0.5份Re放入三维混合器中预混合0.5-1h得到预混合粉,然后把预混合粉放入球磨罐中，加90-150份湿磨介质（无水酒精、正己烷、丙酮等），300-600份合金球高能球磨（行星球磨、搅拌球磨）,球磨时间8-32h,转速200-300r/min,制得所需的混合料；
步骤2：将步骤1所得的混合料采用热压烧结，烧结压力30-60MPa,烧结温度1350℃-1380℃，制得烧结好的工件；
步骤3：将步骤2所得烧结好的工件冷却后700-900℃回温处理；
步骤4：步骤3处理后的工件经过深冷和回温处理，-200℃下处理2h,200℃下保温2h，即得高性能模具材料。
所述超细WC的粒径≤400nm。
所述WC-10%Co复合粉：复合粉中含有超细WC90%，Co10%。
湿磨介质为无水酒精、正己烷、丙酮。
实施例1：
按质量份数计：18.88份的超细WC（晶粒≤400mm）,80份WC-10%Co复合粉, 0.5份Cr3C2,0.12份的炭黑，0.5份的金属元素Re三维混合器中预混合0.5h,后混入90份酒精，300份合金球混合高能球磨8h,转速250r/min,制得混合料热压烧结，烧结温度1350℃，烧结压力60MPa.烧结后的工件-200℃下深冷2h，回温到700℃保温2h得高性能模具材料。
实施例2：
按质量份数计：19.22份的超细WC（晶粒≤400mm）,80份WC-10%Co复合粉, 0.4份Cr3C2,0.08份的炭黑，0.3份的金属元素Re三维混合器中预混合0.75h,后混入150份丙酮，400份合金球混合高能球磨20h, 转速200r/min,制得混合料热压烧结，烧结温度1370℃，烧结压力50MPa。烧结后的工件-200℃下深冷2h，回温到800℃保温2h得高性能模具材料。
实施例3：
按质量份数计：19.42份的超细WC（晶粒≤400mm）,80份WC-10%Co复合粉, 0.3份Cr3C2,0.08份的炭黑，0.2份的金属元素Re三维混合器中预混合1h,后混入100份正己烷，600份合金球混合高能球磨32h, 转速300r/min,制得混合料热压烧结，烧结温度1380℃，烧结压力30MPa。烧结后的工件-200℃下深冷2h，回温到900℃保温2h得高性能模具材料。
本方法获得的最终产物的性能如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
由上表可知，本方法获得的最终产物较以前模具寿命提升了30%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高性能模具材料的制备方法，其特征在于：按质量份数计：18.88-19.42份超细WC,80份WC-10%Co复合粉，0.3-0.5份Cr3C2, 0.08-0.12份炭黑，0.2-0.5份Re预混合后，加入一定量的球磨介质和合金球混合进行球磨，球磨制得的混合料进行热压烧结，烧结后的工件经深冷和回温处理，即得高性能模具材料；
混合粉球磨之前放入三维混合器中预混合0.5-1h，所述球磨介质为酒精、丙酮、正己烷其中至少一种,含量90-150份，合金球直径为6-10mm,份数为300-600份，球磨机转数为200-300r/min，球磨时间8-32h；
混合粉热压烧结温度1350-1380℃，热压烧结压力30-60MPa；
工件在-200℃下深冷2h后加热到700-900℃保温2h回温处理。
2.根据权利要求1所述的一种高性能模具材料的制备方法，其特征在于：所述WC-10%Co复合粉为超细WC中已经含有10%的Co粉，超细WC的晶粒≤400nm。
3.根据权利要求1所述的一种高性能模具材料的制备方法，其特征在于：18.88份的超细WC，晶粒≤400nm，80份WC-10%Co复合粉，0.5份Cr3C2，0.12份的炭黑，0.5份的金属元素Re。
4.根据权利要求1所述的一种高性能模具材料的制备方法，其特征在于：19.22份的超细WC，晶粒≤400nm，80份WC-10%Co复合粉，0.4份Cr3C2，0.08份的炭黑，0.3份的金属元素Re。
5.根据权利要求1所述的一种高性能模具材料的制备方法，其特征在于：19.42份的超细WC，晶粒≤400nm，80份WC-10%Co复合粉，0.3份Cr3C2，0.08份的炭黑，0.2份的金属元素Re。
6.一种高性能模具材料，其特征在于：由权利要求1-5任一项所述的一种高性能模具材料的制备方法制得；所述高性能模具材料晶粒度≤0.4μm，密度≥14.4g/cm3，HRA≥91。
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