CN1287937C - 陶瓷、硬质合金制品的热压烧结方法及模具 - Google Patents

陶瓷、硬质合金制品的热压烧结方法及模具 Download PDF

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Abstract

该发明属于陶瓷及硬质合金制品的热压烧结方法及模具。其方法包括首先将粉料冷压制成素坯、涂上脱模剂后装于热压模具各层隔板上并装入上、下冲头，再将其置于热压机内在10～50Mpa压力和1200°～2000℃下热压烧结成型。而模具则包括模套，设于模腔内的隔板，上、下冲头。本发明采用多层、各层多件的热压模具在热压机上烧结成型，具有生产过程中不易带入杂质、制品质量好，外形整齐，一次可热压烧结多达100多件制品，生产成本低、生产效率可较背景技术提高十至数十倍且模具寿命长等特点。克服了背景技术直接采用粉料热压烧结、制品质量较差、生产率低，生产成本高、模具使用寿命短等弊病。

Description

陶瓷、硬质合金制品的热压烧结方法及模具
技术领域
本发明属于陶瓷及硬质合金生产方法及采用该方法的模具，特别是一种采用单模多层、各层多件制品的热压烧结方法及该方法所采用的模具。尤其适合用于陶瓷及硬质合金刀片等的生产。
背景技术
目前，陶瓷、硬质合金制品生产中的热压烧结技术是采用在模具中直接加入制品配方的粉料，然后在热压机上间接或直接加热到1200°～2000℃并在10～50Mpa的压力下烧结成型，成型后的坯件或再经磨削加工、或经切割成圆形、方形、三角形、菱形等成品。该方法由于采用将疏松的粉料加入模腔后热压烧结成型，既存在易带入杂质、造成制品质量降低，又存在制品易与模腔粘连、损坏模具的弊病，此外由于单模每次只能生产1～2件，因而又存在生产率低、生产成本高的缺陷。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷，研究设计一种采用单模多层、各层多件的陶瓷、硬质合金制品的热压烧结方法及模具，以达到提高生产率和制品的质量，有效降低生产成本、延长模具使用寿命等目的。
本发明的解决方案是先将配制好的需热压烧结的陶瓷或硬质合金粉料，冷压制成制品素坯(坯件)再将素坯分层装入模腔内，层与层之间用隔板隔开，坯件的表面均匀涂上脱模剂，上、下冲头分别从模腔上、下同时加压，经热压烧结好的制品退出模腔，经磨削修整便制得所需的陶瓷和硬质合金制品。因此，本发明方法包括：
A、压制素坯：将配制好的陶瓷或硬质合金粉料按要求量置于常规压模中冷压成制品素坯(坯件)，并使素坯的强度达到制品最终强度的30～50％，脱模、干燥后在素坯表面及内孔均匀涂上脱模剂，凉干待用；
B、在热压模具内腔、隔板上凡与素坯接触的表面亦涂上脱模剂，凉干后将素坯整齐排列于各层的隔板上，最上一层亦设一隔板，并装入上、下冲头；
C、热压成型：将装入素坯的模具置于热压机内，在10～50Mpa压力和1200°～2000℃温度下热压烧结30～90分钟，再经冷却后脱模、磨削修整，即得成品。
上述在1200°～2000℃温度范围内热压烧结，其加热方式既可为直接加热，亦可采用间接加热。而所述陶瓷及硬质合金粉料既可含粘结剂，亦可不含粘结剂；而干燥后的素坯既可脱除粘结剂，亦可不脱除粘结剂。
而上述热压烧结方法所采用的热压烧结用模具包括模套、模腔、冲头；关键在于该模具还包括将各层坯件(即素坯)及坯件与冲头隔离的隔板；冲头则为上、下冲头；各隔板与模腔壁活动配合并可沿模腔内壁上、下滑动，上、下冲头则活动式置于相应的上、下隔板上。
而所述模套为内、外模套，其模腔根据制品形状既可为平行四边形模腔，亦可为由相互隔离的圆柱孔组成的多孔式模腔。本发明由于采用先将原料粉冷压成素坯，再采用多层、各层多件的热压模具，在热压机上热压烧结成型，在烧结过程中不易带入杂质，坯件与模腔及坯件之间不会粘连，一次可热压烧结多达100多件三角形、四边形或圆形等制品，模具可反复使用十次以上。从而具有制品质量好、外形整齐，生产成本低，生产率可较背景技术提高十至数十倍且模具寿命长等特点。
附图及附图说明
图1、为本实用新型结构及使用状态示意图；
图2、为图1的俯视图(A-A)；
图3、为实施例2结构及使用状态示意图；图4为图3的俯视图。
图中：1、外模套，2、内模套，3、上冲头，4、隔板，5、坯件，6、下冲头，7、模腔。
实施例1
本实施例以生产16.5×16.5×8.5mm刀片为例：
A、首先将常规需要量的AI2O3/SiCw复合粉置于压模中冷压成16.5×16.5×18mm素坯(坯件5)，稍加干燥后在各素坯表面均匀涂上BN脱模剂，干燥后待用；
B、在模腔7的内壁及隔板4与坯件5的接触面亦均匀涂上BN脱模剂，并凉干，然后将下冲头6及底隔板4装于模腔7的下部后，再依次放上素坯(即坯件5)、隔板4及上冲头3，本实施例放6层共54个素坯、7个隔板；
C、将上述装上素坯的内模套2套于外模套1内后，置于40吨真空热压机内，在35Mpa压力及1600°～1680℃温度下热压烧结60分钟，然后经冷却后脱模即得热压制品，该制品稍经磨削即为最终制品。
本实施例外模套1，内模套2，上、下冲头：3、6，隔板4均采用高纯度石墨制作，其中：外模套1，内径φ100mm，壁厚30mm，高260mm；内模套2外径φ100mm，模腔7轴截面41.0×41.0mm，高亦为260mm；隔板4及上、下冲头3、6轴截面均为40.5×40.5mm，各隔板厚8mm，上、下冲头厚均为50mm。
实施例2
本实施例以生产φ16.5×8.5的制品为例：
首先将Si3N4复合粉冷压制成φ16.5×18mm的素坯(坯件5)，共42个，各模腔单独装坯，装坯及烧结方法与实施例1同。
本实施例模具中外模套1的内、外径、高及内模套2的外径、高均与实施例1同，模腔7本实施例采用7个直径为φ16.65mm的圆柱孔形模腔，上、下冲头3、6亦各为7个冲头，冲头直径φ16.5mm，高均为50mm；隔板4直径均为φ16.5mm，厚8mm，共49个。上述模具各部件的材质亦均为高纯度石墨。

Claims (5)

1、一种陶瓷、硬质合金制品的热压烧结方法；其特征在于该方法包括：
A、压制素坯：将配制好的陶瓷或硬质合金粉料按要求量置于常规压模中冷压成制品素坯，并使素坯的强度达到制品最终强度的30～50％，脱模、干燥后在素坯表面均匀涂上脱模剂，凉干待用；
B、在热压模具内腔、隔板凡与素坯接触的表面亦涂上脱模剂，凉干后将素坯整齐排列于各层的隔板上，最上一层亦设一隔板，并装入上、下冲头；
C、热压成型：将装入素坯的模具置于热压机内，在10～50Mpa压力和1200°～2000℃温度下热压烧结30～90分钟，再经冷却后脱模、磨削修整，即得成品。
2、按权利要求1所述制品的热压烧结方法；其特征在于所述热压烧结，其加热方式既可为直接加热，亦可采用间接加热。
3、按权利要求1所述制品的热压烧结方法；其特征在于所述陶瓷及硬质合金粉料既可含粘结剂，亦可不含粘结剂；而干燥后的素坯既可脱除粘结剂，亦可不脱除粘结剂。
4、按权利要求1所述制品的热压烧结方法所用模具，包括模套、模腔、冲头；其特征在于该模具还包括将各层坯件及坯件与冲头隔离的隔板；冲头则为上、下冲头；各隔板与模腔壁活动配合并可沿模腔内壁上、下滑动，上、下冲头则活动式置于相应的上、下隔板上。
5、按权利要求4所述模具；其特征在于所述模套为内、外模套，其模腔根据制品形状既可为平行四边形模腔，亦可为由相互隔离的圆柱孔组成的多孔式模腔。
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