用于玻璃压制模具的耐高温高韧混合碳化硅粉末及其制法

技术领域

本发明属于高温玻璃压花技术领域，具体涉及一种用于玻璃压制模具的耐高温高韧混合碳化硅粉末及其制法。

背景技术

传统的高温玻璃压花模具一般采用钢材料上镀铬来实现，常规的手段是采用腐蚀方法在钢模具上制作花纹，再在模具表面再镀一层耐磨铬，但是镀铬层一般比较薄，在玻璃流延出来时的高温下，容易氧化和磨损，导致寿命很短，需要经常更换，对生产效率有一定的影响。

随着热喷涂技术和激光雕刻技术的发展，采用激光直接雕刻高耐磨性高硬度涂层逐渐成为主流技术。一般采用的高硬耐磨涂层是碳化钨涂层，也适合激光雕刻，但是碳化钨涂层在高温下容易氧化，不耐用，导热性能一般。碳化硅硬度较高，具有高热导率，低热膨胀系数，优异的抗氧化和抗热震性能，但耐冲击很差，稍有震动就可能碎了，另外在较高的温度下，低温形成的致密的二氧化硅膜因与碳化硅膨胀系数不同，反复加热冷却易形成裂纹，使用寿命缩短。再者纯碳化硅也不适合进行热喷涂和激光雕刻加工表面微结构。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述问题，提供一种喷涂后形成的涂层致密度高，耐冲击性能和抗氧化性能好，高温热稳定性好，涂层与基体结合力强，韧性好，适合热喷涂和激光雕刻加工表面微结构的混合碳化硅粉末，并提供其制备方法。

为实现本发明的上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种用于玻璃压制模具的耐高温高韧混合碳化硅粉末，包括以下原料组分：碳化硅粉末60～70份、钴粉末20～30份、氮化硼粉末4～6份、铝硅粉末4～6份、氧化石墨烯粉末4～6份。

优选的，包括以下原料组分：碳化硅粉末65份、钴粉末25份、氮化硼粉末5份、铝硅粉末5份、氧化石墨烯粉末5份。

优选的，所述的碳化硅粉末为300～500目碳化硅粉末；和/或，所述的钴粉末为1000～1200目钴粉末；和/或，所述的氮化硼粉末为800～1200目氮化硼粉末；和/或，所述的铝硅粉末为1000～1500目铝硅粉末；和/或，所述的氧化石墨烯粉末为1000～1200目氧化石墨烯粉末。

本发明所述的用于玻璃压制模具的耐高温高韧混合碳化硅粉末的制备方法，包括如下步骤：

(1)分别取碳化硅粉末、钴粉末、氮化硼粉末、铝硅粉末和氧化石墨烯粉末，混合均匀，得混合粉末；

(2)将混合粉末与黏合剂水溶液混合球磨，得第一浆料；

(3)将第一浆料烘干后烧结，然后与水混合球磨，得第二浆料；

(4)将第二浆料烘干后筛分，即得。

优选的，步骤(2)中，将混合粉末与聚乙烯醇、无水乙醇、去离子水按质量比40～50:3～5:5～10:35～45混合球磨；和/或，所述的混合球磨的时间为10～15h，球料比为1.5～2:1。

优选的，步骤(3)中，所述的烘干的温度为130～150℃，烘干的时间为3～4h；和/或，所述的烧结的温度为1300～1500℃；和/或，所述的混合球磨中，原料与水的质量比为40～50:50～60，球磨时间为10～15h，球料比为1.5～2:1。

优选的，步骤(4)中，所述的烘干的温度为130～150℃，烘干的时间为3～4h；和/或，所述的筛分为过500目筛网。

本发明通过将粒度粗细不同的几种粉末相结合，既保证了混合粉末的喷涂性能，又使涂层的致密性得到了改善。应用显示，该混合碳化硅粉末通过超音速喷涂设备进行热喷涂后，能有效的利用激光进行表面微结构加工，能够显著提高玻璃压制模具的升温和冷却速度，降低高温热循环下尺寸精度和表面质量变化。

本发明的有益效果为：

本发明混合碳化硅粉末经喷涂后形成的涂层，1)抗氧化性能好：孔隙率低，能够有效的阻止氧的渗透，起到介质与基体屏蔽层的作用；2)高温热稳定性好：不易挥发，抗热震性能稳定；结合力强，与基体的附着力好；3)热导率性能好：涂层与基体热膨胀系数相近；4)韧性好：适合热喷涂和激光雕刻加工表面微结构。

附图说明

图1为常规碳化硅涂层高温处理后照片；

图2为本发明涂层高温处理后照片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。其中，1重量份代表1g。

实施例1

一种用于玻璃压制模具的耐高温高韧混合碳化硅粉末，制备方法如下：

(1)取以下重量份的各原料：300目碳化硅粉末65份、1000目钴粉末25份、800目氮化硼粉末5份、1000目铝硅粉末5份、1000目氧化石墨烯粉末5份，混合均匀，得混合粉末；

(2)将混合粉末与聚乙烯醇、无水乙醇、去离子水按质量比45:5:5:45混合球磨，混合球磨的时间为12h，球料比为1.5:1，得第一浆料；

(3)将第一浆料在140℃烘箱中进行4h烘干，再在1400℃温度下烧结，然后与水按质量比45:55混合球磨，球磨时间为12h，球料比为1.5:1，得第二浆料；

(4)将第二浆料在140℃烘箱中进行4h烘干，最后用500目筛网进行筛分，即得。

实施例2

一种用于玻璃压制模具的耐高温高韧混合碳化硅粉末，制备方法如下：

(1)取以下重量份的各原料：500目碳化硅粉末60份、1200目钴粉末20份、1200目氮化硼粉末4份、1500目铝硅粉末4份、1200目氧化石墨烯粉末4份，混合均匀，得混合粉末；

(2)将混合粉末与聚乙烯醇、无水乙醇、去离子水按质量比40:3:5:35混合球磨，混合球磨的时间为10h，球料比为1.5:1，得第一浆料；

(3)将第一浆料在130℃烘箱中进行4h烘干，再在1300℃温度下烧结，然后与水按质量比40:50混合球磨，球磨时间为10h，球料比为1.5:1，得第二浆料；

(4)将第二浆料在130℃烘箱中进行4h烘干，最后用500目筛网进行筛分，即得。

实施例3

一种用于玻璃压制模具的耐高温高韧混合碳化硅粉末，制备方法如下：

(1)取以下重量份的各原料：500目碳化硅粉末70份、1200目钴粉末30份、1200目氮化硼粉末6份、1500目铝硅粉末6份、1200目氧化石墨烯粉末6份，混合均匀，得混合粉末；

(2)将混合粉末与聚乙烯醇、无水乙醇、去离子水按质量比50:5:10:45混合球磨，混合球磨的时间为15h，球料比为2:1，得第一浆料；

(3)将第一浆料在150℃烘箱中进行3h烘干，再在1500℃温度下烧结，然后与水按质量比50:60混合球磨，球磨时间为15h，球料比为2:1，得第二浆料；

(4)将第二浆料在150℃烘箱中进行3h烘干，最后用500目筛网进行筛分，即得。

将常规碳化硅粉末和本发明各实施例混合碳化硅粉末经热喷涂制备的涂层分别在800℃温度段，在空气气氛下空烧3h，结果显示，常规碳化硅涂层高温后有明显剥落(如图1)，而本发明各实施例涂层均未产生裂纹和脱落现象(如图2)，同时激光加工性能良好，说明其具有良好的使用性能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。