專利名稱：鐵和碳化鈦混合料及其在冷壓模具表面制作涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬基體表面強化技術(shù)，尤其涉及一種鐵和碳化鈦(FeVTiC)混合料及采用真空熔覆法在冷壓模具的表面制作涂層的方法。該方法可以有效增強冷壓模具表面的耐磨耐蝕性，工藝簡單，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
在我國，冷壓模具使用壽命一般較低，其原因除了設(shè)計、加工等方面以外，冷壓模具的表面性能也起著重要作用。選擇冷壓模具材料主要考慮的因素是硬度、耐磨性、強度和韌性。傳統(tǒng)冷壓模具所用材料為冷作模具鋼和高速鋼，冷作模具鋼以其高硬度和高耐磨性著稱，高速鋼以其優(yōu)良的杭壓性和較好的紅硬性在模具材料中占有重要的地位。一般情況下，傳統(tǒng)鋼種硬度耐磨性已經(jīng)可以滿足工業(yè)需求，但壓制超硬耐磨粉末過程中，硬質(zhì)粉末硬度高于模具硬度，冷壓模具磨損嚴重，服役壽命大大降低。
金屬材料為了獲得表面較高的綜合機械性能，傳統(tǒng)工藝是采用滲碳或滲氮等表面處理方法來進行。但是傳統(tǒng)表面處理復(fù)雜，表面強度、硬度和耐磨性提高不能滿足需求。近些年來，硬質(zhì)金屬技術(shù)得到快速的發(fā)展。如，采用WC用作結(jié)構(gòu)材料的硬質(zhì)相，但其制備工藝復(fù)雜，能耗高，導致生產(chǎn)成本高居不下，也不適合工業(yè)化生產(chǎn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有冷壓模具表面強化處理工藝復(fù)雜、成本高，不適合工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)問題，提供一種利用真空熔覆法在冷壓模具表面制作Fe\TiC耐磨耐蝕涂層的方法。可以有效提高模具硬度和耐磨性，模具使用壽命大大提高。
本發(fā)明提出的一種鐵(Fe)和碳化鈦(TiC)混合料，其由下列重量百分比的原料配制而成碳化鈦30 50 %、鐵50 70%。
本發(fā)明還提出一種鐵和碳化混合料在冷壓模具表面制作涂層的方法，其步驟如下根據(jù)制作鐵和碳化混合料的配比，稱取碳化鈦(TiC)粉、鐵(Fe)粉配制混合料；將滾動球與所述混合料放入球磨機中球磨；其中，球料比1:1 1:3,球磨機轉(zhuǎn)速30 80rpm,球磨時間I 5h,裝料系數(shù)1/2 3/4 ；混料完成后，將混 合料干燥；將球磨完的混合料摻入粘結(jié)劑，制成膏狀物均勻涂覆于冷壓模具內(nèi)壁，厚度為f2mm ； 再將預(yù)涂覆好的冷壓模具置于烘箱內(nèi)，在70°C保溫8小時；將預(yù)制好涂層的冷壓模具置于真空燒結(jié)爐中，加熱至1250°C、保溫5min，至涂層合金化。
所述球磨后的混合料的粒度均為30 50 μ m。
所述球磨混料的方式為滾動球磨、行星球磨、三維搖臂混料或攪拌球磨方式中一種。
所述的粘結(jié)劑為松香酒精溶液或聚乙烯醇(PVA)溶液。
本發(fā)明采用細顆粒TiC粉和Fe基合金粉末為原料，按比例稱重后球磨得到混合粉末,摻入粘結(jié)劑制成膏狀漿料,均勻涂覆于冷壓模具內(nèi)壁,將其烘干后在真空燒結(jié)爐中加熱至合金化，即得表面強化過的冷壓模具。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于1.經(jīng)過表面強化后的冷壓模具，硬度和耐磨性可大大提高，使用壽命也明顯增加。
2.碳化鈦粉末密度為碳化鎢的1/3，售價僅為碳化鎢的近1/4，利用碳化鈦作為硬質(zhì)顆粒潛力巨大，經(jīng)濟效益顯著。
3.制備工藝簡單，能耗低，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施方式
本發(fā)明提出的一種鐵(Fe)和碳化鈦(TiC)混合料，其由下列重量百分比的原料配制而成碳化鈦30 50 %、鐵50 70%。
下面通過對金剛石冷壓模具的內(nèi)表面進行強化處理的實施例，對本發(fā)明作進一步的說明實施實例1:根據(jù)制作鐵和碳化鈦混合料的配比，稱取TiC粉60g，鑄鐵粉140g，放入球磨罐中，加入 200g鋼球,利用滾動球磨機進行球磨混料,球磨機轉(zhuǎn)速55rpm,裝料系數(shù)O. 5,球磨時間3h, 球磨后的混合料的粒度均為30 50 μ m。將球磨后的混合粉末用有機粘結(jié)劑聚乙烯醇溶液 (濃度為2%) 10ml，攪拌混合15min，調(diào)制成膏狀漿料，將其均勻涂覆于冷壓模具內(nèi)壁，厚度控制在1_，將其置于烘箱內(nèi)，在70°C保溫8小時烘干，將干燥后預(yù)制涂層的冷壓模具放入真空燒結(jié)爐，在1250°C保溫5min，空冷至室溫即可得到表面強化的冷壓模具。
實施實例2:根據(jù)制作鐵和碳化鈦混合料的配比，稱取TiC粉8 0g，鑄鐵粉120g，放入球磨罐中，加入 600g鋼球,利用利用行星球磨進行球磨混料,球磨機轉(zhuǎn)速30rpm,裝料系數(shù)O. 65,球磨時間 lh，球磨后的混合料的粒度均為30 50 μ m。將球磨后的混合粉末用有機粘結(jié)劑聚乙烯醇溶液(濃度為2%) 10ml，攪拌混合15min，調(diào)制成膏狀漿料，將其均勻涂覆于冷壓模具內(nèi)壁， 厚度控制在1. 5_，將其置于烘箱內(nèi)，在70°C保溫8小時烘干，將干燥后預(yù)制涂層的冷壓模具放入真空燒結(jié)爐，在1250°C保溫lOmin，空冷至室溫即可得到表面強化冷壓模具。
實施實例3:稱取TiC粉100g，鑄鐵粉100g，放入球磨罐中，加入400g鋼球，利用滾動球磨機進行球磨混料，球磨機轉(zhuǎn)速80rpm，裝料系數(shù)0. 75，球磨時間5h，球磨后的混合料的粒度均為30 50 μ m0將球磨后的混合粉末用有機粘結(jié)劑聚乙烯醇溶液(濃度為2%) 50ml，攪拌混合 15min,調(diào)制成膏狀漿料，將其均勻涂覆于冷壓模具內(nèi)壁，厚度控制在3mm，將其置于烘箱內(nèi)， 在80°C保溫10烘干，將干燥后預(yù)制涂層的冷壓模具放入真空燒結(jié)爐，在1250°C保溫lOmin， 空冷至室溫即可得到表面強化冷壓模具。
本發(fā)明在冷壓模具內(nèi)壁表面制備強化涂層，選擇TiC作為耐磨硬質(zhì)相，關(guān)鍵在于 TiC因其具有高強度、高模量以及化學穩(wěn)定性好等特點，作為金屬基復(fù)合材料的原位增強相而得到廣泛的應(yīng)用。由于TiC和鐵液之間是化學濕潤，故潤濕性好，同時Ti常與Fe伴生， Ti/Fe粉價格低，用其作為Fe基材料增強相TiC的原料相當合適。因而普遍采用TiC作為 鐵基復(fù)合材料的增強相。通過真空熔覆技術(shù)在金屬基體材料表面形成Fe\TiC覆層，則可將 TiC陶瓷的優(yōu)良特性與金屬材料的強韌性、可加工性結(jié)合起來，獲得理想復(fù)合涂層制品，同 時制備工藝簡單成本較低，便于工業(yè)化生產(chǎn)。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鐵和碳化鈦混合料，其特征在于，由下列重量百分比的原料配制而成碳化鈦 30 50 %、鐵 50 70%ο
2.一種利用權(quán)利要求1所述鐵和碳化混合料在冷壓模具表面制作涂層的方法，其特征在于，包括以下工藝步驟根據(jù)制作鐵和碳化混合料的配比，稱取碳化鈦粉、鐵粉配制混合料；將滾動球與所述混合料放入球磨機中球磨；其中，球料比1:1 1:3,球磨機轉(zhuǎn)速30 80rpm,球磨時間I 5h,裝料系數(shù)1/2 3/4 ；混料完成后，將混合料干燥；將球磨完的混合料摻入粘結(jié)劑，制成膏狀物均勻涂覆于冷壓模具內(nèi)壁，厚度為f2mm ； 再將預(yù)涂覆好的冷壓模具置于烘箱內(nèi)，在70°C保溫8小時；將預(yù)制好涂層的冷壓模具置于真空燒結(jié)爐中，加熱至1250°C、保溫5min，至涂層合金化。
3.如權(quán)利要求2所述的制作涂層的方法，其特征在于所述球磨后的混合料的粒度均為 30 50 μ m。
4.如權(quán)利要求2所述的制作涂層的方法，其特征在于所述球磨混料的方式為滾動球磨、行星球磨、三維搖臂混料或攪拌球磨方式的一種。
5.如權(quán)利要求2所述的制作涂層的方法，其特征在于所述的粘結(jié)劑為松香酒精溶液或聚乙烯醇溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐵和碳化鈦混合料，其由下列重量百分比的原料配制而成碳化鈦30～50%、鐵50～70%。本發(fā)明還公開了一種利用鐵和碳化混合料在冷壓模具表面制作涂層的方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明使得經(jīng)過表面強化后的冷壓模具，硬度和耐磨性可大大提高，使用壽命也明顯增加；碳化鈦具有高硬度、高強度、高彈性模量以及優(yōu)異耐磨性能，成本較傳統(tǒng)硬質(zhì)相WC低，性能與其相當，可有效節(jié)省成本。制備工藝簡單，能耗低，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C23C24/10GK103042208SQ20131002275
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者王剛, 羅驥, 郭志猛, 王振明, 屈彥杰, 吳清軍, 陳存廣, 張福緒, 謝時強, 廖應(yīng)峰 申請人:廣東新勁剛新材料科技股份有限公司