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1、睫棱威幂 TECHNoLoGY AND MARKET Vo117，No6，2010 黎 舶虚用 金属拉丝模用材质主要有三种：硬质金属 (WCCo)、聚晶(PCD)、钻石(ND)。硬质合金和钻石 是传统的模具材质。长期以来，硬质合金模一直在拉 丝用模中占主导地位，它的特点是强度、韧性好、耐磨 性优良、修模方便、相对成本较低。绝大部分规格的模 具至今仍是采用这类材质。钻石模则由于成本昂贵， 加工困难，仅在部分生产细丝的成品模上应用。 材质性能b匕较 聚晶(PCD)是70年代发展起来的一种新型耐磨 材料，它是由金刚石微晶体掺粘接金属，经过高温高 压制成，用聚晶制的拉丝模机械强度良好，同时因为 金刚石
2、微晶体在成型过程中的随机取向克服了单晶 体各向异性引起的偏磨性，所以聚晶模的使用效果甚 至优于钻石模，但是聚晶生产成本高，设备复杂，投资 大。 硬质合金是由WC和Co经高温烧结而成。co含量 一般为318左右。拉丝过程中，金属钻易于与被拉线 材在某些区域发生“微观热焊合”产生粘着磨损或者 发生塑性形变，而使“网状碳化钨”或“孤岛状碳化钨” 断裂损坏，导致模具磨损失效。 陶瓷模则采用陶瓷微粉经高温烧结而成，耐磨晶 体通过固相结合方式紧密结合。选择适当的烧结助 剂，可以使陶瓷晶界接合强度大大增加，致密程度大 为提高，线材与模具的磨擦磨损，除了润滑和变形角 度等因素影响之外，模具本身硬度，晶相与粘接
3、相的 比例晶界结合强度是关键因素。由于陶瓷固相烧结， 避免了金属粘接相的存在。使单位行程耐磨晶相比硬 质合金明显增多，提高了体硬度。采取适当的工艺，可 使陶瓷晶界强度和韧性能抵抗住拉丝压应力和剪切 的破坏，改变拉丝模的磨损机制，从而有效地提高模 具使用寿命。 陶瓷模与硬质合金模相比具有较低的磨擦系数， 122 同时陶瓷与金属没有亲合性，在拉丝过程也不存在类 似硬质合金一样的“微观热焊合”从而减少了拉丝阻 力。对提高拉丝速度有利，一定程度上适应了拉丝机 械发展的要求，陶瓷的微晶化技术使陶瓷制品具有更 理想的表面光洁度，这对改善线材表面质量有利。 聚晶模耐磨性极好，是硬质合金模的2O一200倍，
4、但是聚晶模硬度高给修模带来了很大困难，修模时间 及费用大大高于硬质合金模。一般聚晶模的修理费用 约为其价格的三分之一。陶瓷模的硬度虽略高于硬质 合金，但大大低于聚晶模。试验证实，利用原硬质合金 修模手段修模，质量完全符合要求，而使用陶瓷模无 需添置设备和增加修模成本，这也是使用单位乐于接 受陶瓷模的一个有利因素。 成果特点 本成果是以三相复合陶瓷材料ZTA为原料，研制 生产的陶瓷拉制模具和陶瓷塔轮及其工业应用产品。 实验证明，ZTA材料所制成的陶瓷拉制模具和陶瓷塔 轮，完全可以替代工业上常用的硬质合金拉制模具和 金属塔轮在生产线上使用。 陶瓷材料在应用于制造拉丝模方面比硬质合金 具有很多优良的特点，并且，原料成本远低于硬质合 金、聚晶和天然钻石。目前国内企业至今没有普遍使 用的原因就在于虽然制作陶瓷拉丝模的原料成本较 低，延用硬质合金模的制作工艺(即烧成后进行打孔、 研磨等工序)来制作陶瓷拉丝模的成本却很高。对陶 瓷材料来讲，烧成后材料硬度很高，研磨很困难。因 此，传统的制作方法样品加工成本太高，难以推广使 用。本项目采用成型时就将陶瓷拉丝模的模孔和各部 工作区一次成型出来的办法，烧结完毕后只需将表面 抛光即可使用，避免了烧结后的研磨加工工序，从而 大大降低了陶瓷拉丝模的制作成本，另外，采用先进 的微波烧结方法，提高了材料的性能指标和使用寿
