CN112226660A - 一种高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模及其制备方法。所述拉丝模由聚晶金刚石微粉92～94wt％、增强功能剂6～8wt％组成，所述增强功能剂由铁粉、镍粉、铝粉、锌粉、碳化钨粉、铜粉、钴粉、镁粉、钛酸钾晶须组成。本发明高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模在硬度、耐磨性、抗冲击性能、耐热性方面相较于传统的聚晶金刚石拉丝模都有较大幅度的提升，本发明高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模不会因过早脱落而导致工具失效，延从而长其使用寿命，提升拉丝模具的使用效率。

Description

一种高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模及其制备方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模及其制备方法。
背景技术
在金属制品中，线材生产占有举足轻重的地位。我国是线材生产第一大国，年平均增长速度已达到18％，线材占钢材产量的比重在15％左右。拉拔是线材生产最常用的一种加工方式。拉拔模具是各种金属线材拉拔生产中一种非常重要的易消耗性模具，广泛用于拉拔棒材、线材、丝材、管材等，适于加工钢铁、铜、钨等金属和合金材料。拉拔模具的费用占拉拔总费用的50％以上。在拉拔加工中，拉拔模具工作区和定径区连续与被加工线材接触，并发生剧烈滑动摩擦，接触区处于高温、高压状态。发生在摩擦表面的磨损造成模具损坏而失效，严重影响线材的尺寸精度和表面质量。如何保证线材的尺寸精度和良好表面质量并提高模具使用寿命是十分迫切的问题，而提高模具的硬度、耐磨性及模具内孔的表面质量是解决问题的关键。目前，由于国产聚晶金刚石拉丝模坯料制备技术和制造工艺技术与国外相比存在较大差距，特别是细粒度聚晶金刚石拉丝模坯料在烧结、应用方面，与国外先进水平相比无论在质量上、规格上还是品种上都有一定的差距，达不到电线电缆成品模低粗糙度产品要求。
综上所述，本领域缺乏一种能解决上述技术问题的高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模，所述高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模由聚晶金刚石微粉94～96wt％、增强功能剂4～6wt％组成。
优选地，所述增强功能剂由铁粉、镍粉、铝粉、锌粉、碳化钨粉、铜粉、钴粉、镁粉、钛酸钾晶须组成。
优选地，所述钛酸钾晶须包括四钛酸钾晶须、六钛酸钾晶须、八钛酸钾晶须中的其中一种或两种以上的组合。
优选地，所述钛酸钾晶须为六钛酸钾晶须与八钛酸钾晶须的组合。
优选地，所述增强功能剂由以下重量份的原料组成：铁粉22～25wt％、镍粉14～16wt％、铝粉2～3wt％、锌粉2～4wt％、碳化钨粉6～8wt％、铜粉4～5wt％、钴粉20～25wt％、镁粉8～10wt％、六钛酸钾晶须5～7wt％、八钛酸钾晶须6～8wt％。
在其中一个实施例中，所述增强功能剂由以下重量份的原料组成：铁粉22wt％、镍粉16wt％、铝粉3wt％、锌粉4wt％、碳化钨粉8wt％、铜粉4wt％、钴粉20wt％、镁粉10wt％、六钛酸钾晶须5wt％、八钛酸钾晶须8wt％。
在其中一个实施例中，所述增强功能剂由以下重量份的原料组成：铁粉22wt％、镍粉16wt％、铝粉3wt％、锌粉2wt％、碳化钨粉8wt％、铜粉5wt％、钴粉20wt％、镁粉9wt％、六钛酸钾晶须7wt％、八钛酸钾晶须8wt％。
在其中一个实施例中，所述增强功能剂由以下重量份的原料组成：铁粉25wt％、镍粉14wt％、铝粉2wt％、锌粉2wt％、碳化钨粉6wt％、铜粉5wt％、钴粉25wt％、镁粉8wt％、六钛酸钾晶须7wt％、八钛酸钾晶须6wt％。
本发明还提供一种高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将金刚石微粉和增强功能剂放入球磨罐内，随后加入体积为物料体积的1.0～1.5倍的无水乙醇，加入重量为物料重量的2.0～2.5倍的研磨球，在惰性气体保护下以30～40r/min球磨混料35～40h，得到混料；
(2)将混料装入石墨模具中，以30～40mpa压制10～15min，成型得到压坯；
(3)将压坯置于真空压力为2.0～2.5×10-4pa的烧结炉中以500～600℃热处理6～8h；
(4)随后通入惰性气体升压至1000～1200mpa，在1300～1400℃热处理2～4h；
(5)高温处理完毕后，降低压力至2.0～2.5×10-4pa，在300～400℃退火处理30～40min，得中间烧结件；
(6)将中间烧结件打孔、研磨，即得。
在其中一个实施例中，所述方法包括如下步骤：
(1)将金刚石微粉和增强功能剂放入球磨罐内，随后加入体积为物料体积的1.0倍的无水乙醇，加入重量为物料重量的2.0倍的研磨球，在氮气保护下以30r/min球磨混料40h，得到混料；
(2)将混料装入石墨模具中，以30mpa压制15min，成型得到压坯；
(3)将压坯置于真空压力为2.5×10-4pa的烧结炉中以500℃热处理8h；
(4)随后通入氮气升压至1000mpa，在1300℃热处理4h；
(5)高温处理完毕后，降低压力至2.0×10-4pa，在300℃退火处理40min，得中间烧结件；
(6)将中间烧结件打孔、研磨，即得。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模在硬度、耐磨性、抗冲击性能、耐热性方面相较于传统的聚晶金刚石拉丝模都有较大幅度的提升，本发明高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模不会因过早脱落而导致工具失效，延从而长其使用寿命，提升拉丝模具的使用效率。
具体实施方式
实施例1
按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：
(1)将金刚石微粉和增强功能剂放入球磨罐内，随后加入体积为物料体积的1.0倍的无水乙醇，加入重量为物料重量的2.0倍的研磨球，在氮气保护下以30r/min球磨混料40h，得到混料；
(2)将混料装入石墨模具中，以30mpa压制15min，成型得到压坯；
(3)将压坯置于真空压力为2.5×10-4pa的烧结炉中以500℃热处理8h；
(4)随后通入氮气升压至1000mpa，在1300℃热处理4h；
(5)高温处理完毕后，降低压力至2.0×10-4pa，在300℃退火处理40min，得中间烧结件；
(6)将中间烧结件打孔、研磨，即得。
实施例2
(1)将金刚石微粉和增强功能剂放入球磨罐内，随后加入体积为物料体积的1.5倍的无水乙醇，加入重量为物料重量的2.5倍的研磨球，在氮气保护下以40r/min球磨混料35h，得到混料；
(2)将混料装入石墨模具中，以40mpa压制10min，成型得到压坯；
(3)将压坯置于真空压力为2.5×10-4pa的烧结炉中以600℃热处理8h；
(4)随后通入氮气升压至1000mpa，在1400℃热处理2h；
(5)高温处理完毕后，降低压力至2.0×10-4pa，在400℃退火处理30min，得中间烧结件；
(6)将中间烧结件打孔、研磨，即得。
实施例3
(1)将金刚石微粉和增强功能剂放入球磨罐内，随后加入体积为物料体积的1.5倍的无水乙醇，加入重量为物料重量的2.5倍的研磨球，在氮气保护下以40r/min球磨混料40h，得到混料；
(2)将混料装入石墨模具中，以40mpa压制15min，成型得到压坯；
(3)将压坯置于真空压力为2.5×10-4pa的烧结炉中以600℃热处理8h；
(4)随后通入氮气升压至1200mpa，在1400℃热处理4h；
(5)高温处理完毕后，降低压力至2.0×10-4pa，在400℃退火处理40min，得中间烧结件；
(6)将中间烧结件打孔、研磨，即得。
对比例1
(1)将金刚石微粉和增强功能剂放入球磨罐内，随后加入体积为物料体积的1.5倍的无水乙醇，加入重量为物料重量的2.5倍的研磨球，在氮气保护下以40r/min球磨混料40h，得到混料；
(2)将混料装入石墨模具中，以40mpa压制15min，成型得到压坯；
(3)将压坯置于真空压力为2.5×10-4pa的烧结炉中以600℃热处理8h；
(4)随后通入氮气升压至1200mpa，在1400℃热处理4h；
(5)高温处理完毕后，降低压力至2.0×10-4pa，在400℃退火处理40min，得中间烧结件；
(6)将中间烧结件打孔、研磨，即得。
表1
物料种类wt％ 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
PCD微粉 94 96 96 96 96
增强功能剂 6 4 4 4 4
铁粉 22 22 25 32 31
镍粉 16 16 14 14 14
铝粉 3 3 2 2 2
锌粉 4 2 2 2 2
碳化钨粉 8 8 6 6 6
铜粉 4 5 5 5 5
钴粉 20 20 25 25 25
镁粉 10 9 8 8 8
六钛酸钾晶须 5 7 7 / 7
八钛酸钾晶须 8 8 6 6 /
实施例4材料性能测试
将实施例1-3、对比例1所制得的拉丝模具进行硬度、耐磨性、抗冲击性能、耐热性能测试，其测试方法均按照相关标准；其中耐热性能通过计算失重温度计得，试验的环境为空气中加热，升温速度为20℃/min；测试结果见表2。
由表2可知，实施例1～3的失重温度高达1300℃，远高于对比例2的900℃，表明实施例1～3在1300℃以上才开始出现失重，耐热性远高于对比例2。
表2性能测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
硬度(Gpa) 55 56 54 40 51
磨耗比(万) 47 48 46 42 45
抗冲击韧性(J) 95 92 94 82 89
失重温度℃ 1360 1380 1340 1280 900
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模，其特征在于，所述高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模由聚晶金刚石微粉92～94wt％、增强功能剂6～8wt％组成。
2.根据权利要求1所述的高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模，其特征在于，所述增强功能剂由铁粉、镍粉、铝粉、锌粉、碳化钨粉、铜粉、钴粉、镁粉、钛酸钾晶须组成。
3.根据权利要求2所述的高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模，其特征在于，所述钛酸钾晶须包括四钛酸钾晶须、六钛酸钾晶须、八钛酸钾晶须中的其中一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求3所述的高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模，其特征在于，所述钛酸钾晶须为六钛酸钾晶须与八钛酸钾晶须的组合。
5.根据权利要求4所述的高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模，其特征在于，所述增强功能剂由以下重量份的原料组成：铁粉22～25wt％、镍粉14～16wt％、铝粉2～3wt％、锌粉2～4wt％、碳化钨粉6～8wt％、铜粉4～5wt％、钴粉20～25wt％、镁粉8～10wt％、六钛酸钾晶须5～7wt％、八钛酸钾晶须6～8wt％。
6.根据权利要求4所述的高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模，其特征在于，所述增强功能剂由以下重量份的原料组成：铁粉22wt％、镍粉16wt％、铝粉3wt％、锌粉4wt％、碳化钨粉8wt％、铜粉4wt％、钴粉20wt％、镁粉10wt％、六钛酸钾晶须5wt％、八钛酸钾晶须8wt％。
7.根据权利要求4所述的高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模，其特征在于，所述增强功能剂由以下重量份的原料组成：铁粉22wt％、镍粉16wt％、铝粉3wt％、锌粉2wt％、碳化钨粉8wt％、铜粉5wt％、钴粉20wt％、镁粉9wt％、六钛酸钾晶须7wt％、八钛酸钾晶须8wt％。
8.根据权利要求4所述的高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模，其特征在于，所述增强功能剂由以下重量份的原料组成：铁粉25wt％、镍粉14wt％、铝粉2wt％、锌粉2wt％、碳化钨粉6wt％、铜粉5wt％、钴粉25wt％、镁粉8wt％、六钛酸钾晶须7wt％、八钛酸钾晶须6wt％。
9.一种制备如权利要求1～8任一所述的高强度耐磨损聚晶金刚石拉丝模的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将金刚石微粉和增强功能剂放入球磨罐内，随后加入体积为物料体积的1.0～1.5倍的无水乙醇，加入重量为物料重量的2.0～2.5倍的研磨球，在惰性气体保护下以30～40r/min球磨混料35～40h，得到混料；
(2)将混料装入石墨模具中，以30～40mpa压制10～15min，成型得到压坯；
(3)将压坯置于真空压力为2.0～2.5×10-4pa的烧结炉中以500～600℃热处理6～8h；
(4)随后通入惰性气体升压至1000～1200mpa，在1300～1400℃热处理2～4h；
(5)高温处理完毕后，降低压力至2.0～2.5×10-4pa，在300～400℃退火处理30～40min，得中间烧结件；
(6)将中间烧结件打孔、研磨，即得。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将金刚石微粉和增强功能剂放入球磨罐内，随后加入体积为物料体积的1.0倍的无水乙醇，加入重量为物料重量的2.0倍的研磨球，在氮气保护下以30r/min球磨混料40h，得到混料；
(2)将混料装入石墨模具中，以30mpa压制15min，成型得到压坯；
(3)将压坯置于真空压力为2.5×10-4pa的烧结炉中以500℃热处理8h；
(4)随后通入氮气升压至1000mpa，在1300℃热处理4h；
(5)高温处理完毕后，降低压力至2.0×10-4pa，在300℃退火处理40min，得中间烧结件；
(6)将中间烧结件打孔、研磨，即得。
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