一种挤压和冲锻模具及制备 本发明是对金属热挤压及热(压)冲锻用模具的改进，尤其涉及一种镶嵌有耐磨层的热挤压及热冲锻用模具。
通常为提高热冲锻模及热挤压模的耐磨性及红硬性和抗高温氧化，延长模具的使用寿命，提高生产效率。一种方法是在模具工作表面通过物理或化学的方法施加耐磨涂层，如渗碳、渗氮、渗硼或在模具工作部位喷涂氧化铝、氧化锆等难熔氧化物涂层。如中国专利85105267公开的一种用磁控溅射方法在热压成型模具表面溅射沉积一层薄氮化硅保护层，以提高模具抗高温氧化性和耐磨性；中国专利86106364公开的是用等离子体沉积4b族金属的氮化物、碳化物、碳氮化物保护膜的方法；中国专利90101498公开的是在热挤压模工作面上气相沉积高氮氮化钛中间层，再在中间层上施加氮化钛涂层。这些通过在模具工作表面施加耐磨涂层的方法，虽能提高模具的使用寿命，但涂层模具红硬性差，常温硬度高，修模困难；而且这些方法一般不适宜在具有内型腔工作面的挤压模的内型腔施加涂层，尤其是型腔较小的定径孔施加涂层就更为困难；并上述施加涂层需专用设备，成本也高；另涂层和基体金属的结合力不够强，特别是陶瓷涂层易脆、易崩，加之涂层一般较薄，摩擦系数大，因此在模具的最大承载区，即模具的锥面、定径带过渡区等涂层一是易脱落二是磨损较快，所以涂层模具的使用寿命仍不够长，使用一段时间后需重新修模施加涂层。
另一种提高模具工作面耐磨性的方法是在模具工作面镶嵌耐磨材料，如中国专利93225817所述，是在模具工作表面物理镶嵌一层钨钢片；或用耐磨合金粉制作模具，如中国专利86107658所述提高热挤压模耐磨性的方法，是采用40-70％的钨，12-38％铬，7-25％的三氧化二铝，0-10％地三氧化二镧，及1.5-20％的镍、钴、铁一种或一种以上，制成金属陶瓷粉末，然后用粉末冶金工艺成型烧结直接制得整体模具。然而前者因钨钢片脆性较大，加工难度大，而且与模具基体因采用物理镶嵌结合，结合强度不够，钨钢片容易脱离模具基体；后者模具用材多，成本高，制造工艺复杂，需要专门的模具制造，难以机加工和模具的修复。而且两者的冲击韧性均不够强，不适宜用于冲(压)锻模。
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种改进的耐磨性和红硬性更好，摩擦系数小，抗氧化和抗咬合性好，常温硬度低，易于修模、制造简单成本低，复层与基体结合牢固，使用寿命长，工作更可靠的镶嵌式挤压模和冲(压)锻模具。
本发明的另一目的在于提供一种上述模具的制备方法。
本发明第一目的实现，主要改进是在模具的工作面用冶金结合方法复合一层一定厚度的由(重量百分比，以下同)16-35％的铬(Cr)，2-20％的钨(W)或1-10％的钼(Mo)，0.1-2.5％的碳(C)，余量为钴(Co)组成合金层，从而显著提高了模具的使用寿命。为进一步提高模具的适应性，适应各种材料的加工，可视合金层复加方法及模具种类，复层合金中还可加入一种或一种以上1-15％的镍(Ni)，2-8％的铌(Nb)，1-3％的硅(Si)，0.5-4％的硼(B)。如制成合金粉复加，宜适当加入一些硼、硅，以增加合金粉熔融流动性，适应熔烧工艺或喷熔、喷焊；如制成合金焊条，也可以不加。各合金成份比例需根据模具工作要求及合金层复加方法加以调整，如压(冲)模复层，合金中碳、钨含量可适当低一些，镍含量可适当高一些，以降低复层的脆性增加韧性；挤压模复层，合金中碳、钨、钴、铬含量可适当高一点，以增加硬度和抗咬合性。
本发明另一目的实现，包括将模具基体加工出较成型型腔略大的凹坑，用焊接或喷焊或熔烧工艺在凹坑周边堆焊一层由16-35％的铬，2-20％的钨或1-10％的钼，0.1-2.5％的碳，余量为钴组成的合金，然后用线切割或电脉冲方式在合金层上开出所需的型腔。为减少复层合金的应力，提高复层合金与模具基体的结合牢度，模具型腔凹坑最好开成锥形或台阶形。模具复层合金的施加，可以是将按确定比例的各合金成份按金属制粉工艺制成混合的合金粉，用真空熔烧或等离子喷焊等方法堆加到模具工作表面；也可以将各合金成份熔融混合制成焊条(丝)，用各种焊接的方法堆加(焊)到模具工作表面，用如亚弧焊、氧乙炔焊、等离子焊等方法堆加，复层厚度一般以2-10mm为好，然后用线切割或电脉冲方式开出所需的孔型或型腔。两类方法均可获得镶嵌复层与模具基体很好的冶金结合，从而提高复层合金与模具基体的结合牢度。
以下结合几个非限定性实施例的描述，进一步说明发明。
图1为一种铝型材挤压模截面构造图。
图2为图1A-A剖视构造图。
图3为一种锻压模截面构造图。
图4为图3B-B剖视构造图。
实施例1：参见图1、2，在铝型材挤压模基体1上，按挤压方向F在模具基体上开出较模具型腔大的呈锥形的凹坑。将28％的铬、6％的钨、1％的碳、65％的钴熔铸成焊条，用焊接方式将模具基体凹坑填满，形成合金复层2。然后用线切割方式加工出所需型腔3。
实施例2：如实施例1，将19％的铬、13％的钨、1.3％的碳、13％的镍、3％的硅、2.5％的硼、48.2％的钴制成160-320目的合金粉，用真空熔烧方式将模具凹坑填满，以线切割方式加工出所需型腔。
实施例3：参见图3、4，在热冲压模1基体上开出较冲压形状略大的有台阶的凹坑，在凹坑中用堆焊方式，把27％的铬、0.2％的碳、2.8％的镍、5％的钼，65％的钴熔成的焊条堆焊一层形成合金复层2。然后用电脉冲方式加工出所需形状3，即得所需的复合模具。
实施例4：如实施例3，将22％的铬、4.5％的钨、0.1％的碳、1.6％的硅、2.6％的硼、69.2％的钴，用冶金制粉工艺制成合金粉，然后用等离子喷焊方法，在凹坑四周堆焊一层，最后以电脉冲方式加工出所需型腔。
本发明由于采用铬、碳、钴、钨或钼合金复层，模具具有耐高温、耐冲击性能好，模具型腔在高温状态下工作，仍具有较强的红硬性，摩擦系数小，抗氧化、抗咬合、抗磨损性好，使用寿命长，可提高寿命5-10倍。且常温下硬度低易加工、修模。制品光洁度好，成品率高，模具消耗减少，减少换模可提高产量。复层合金用量少，成本低，可适用于各种热挤压模和热冲锻(压)模。
为描述方便，发明所说复加、堆加为同义语。