專利名稱：鋼制模具的表面復(fù)合處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面處理方法，具體涉及一種鋼制模具的表面復(fù)合處理方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，越來越多的產(chǎn)品需要模具加工，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。近幾年，我國模具工業(yè)一直以每年增長15%左右的速度快速發(fā)展，在世界模具產(chǎn)值中所占的比例顯著提高。模具在使用過程中，由于零件結(jié)構(gòu)及服役條件等因素引起的應(yīng)力大多集中在模具表面，使模具表面比心部處于更嚴(yán)酷的工作條件下，模具在承受外力時表面受力復(fù)雜從而導(dǎo)致模具表面早期破壞，因此80%以上的失效是都是表面損傷。改善模具綜合性能的表面處理方法一直是模具業(yè)的一個重要研究課題。為了加強模具的表面性能，傳統(tǒng)的技術(shù)是通過離子氮化在表面形成含氮層或者通過物理氣相沉積和物理化學(xué)氣相沉積在模具的表面形成一層高硬度的耐磨材料來提高耐磨、耐蝕等性能，進而提高模具的使用壽命。這兩種方法形成具備工藝溫度低的優(yōu)點，且形成的涂層硬度較高，但是涂層與母體材料的結(jié)合較差，實際中容易出現(xiàn)剝落，在一定程度上影響了使用效果。一個名為“耐磨涂層金屬板模具機器制造耐磨涂層金屬板成型模的方法”、公開號為CN 101549381A
公開日為2009年10月7日的發(fā)明專利公開了一種耐磨涂層金屬板模具，它通過物理氣相沉積在模具表面形成涂層增加鋼模的耐磨性，但是這種方法形成的耐磨涂層與基體的結(jié)合度不夠，容易脫落，影響模具的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高模具硬度、耐磨性以及使用壽命的表面處理方法。本發(fā)明制備的鋼制模具硬度高、耐磨性好、鍍膜結(jié)合度好及使用壽命長等優(yōu)勢，從而能夠更好的提升模具的性能。本發(fā)明通過以下方案實行
一種鋼制模具的表面復(fù)合處理方法，所述模具的表面復(fù)合處理方法具體包括以下步
驟
(1)熱處理對鋼制模具進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為70(T80(TC;然后將鋼制模具加熱到80(Tl00(rC進行淬火；最后對鋼制模具進行若干次回火，回火溫度為50(T65(TC，保溫時間為 60 120min ；
(2)噴丸處理對熱處理后的鋼制模具進行噴丸處理，噴丸粒徑為O.Γ0. 2mm,噴丸時間為3(T60min，噴射壓力為O. 3 O. 45Mpa ；
(3)離子滲氮對噴丸處理后的鋼制模具進行清洗，然后在氨基樹脂的存在下對鋼制模具離子滲氮處理，滲氮處理溫度為40(T60(TC，陰極和陽極之間距離為3(T70mm，電流密度控制為O. 5 5mA/cm2，電壓為400 800V，保溫時間為9 16h ;
(4)離子鍍對離子滲氮處理后的鋼制模具進行離子鍍鍍膜處理，鍍膜時間為3 5h，沉積溫度為48(T530°C，鍍膜的膜層厚度為I. 5飛μ m。熱處理使鋼制模具具有一定的硬度和抗壓強度，多次回火可以提高鋼制模具的塑性和韌性，噴丸處理一方面極大程度地改善了模具抗疲勞強度，延長了安全工作壽命，另一方面使得鋼制模具表面產(chǎn)生了一定的凹凸，然后經(jīng)過離子滲氮在鋼制模具表面形成
作為優(yōu)選方案，對噴丸處理后的鋼制模具進行激光拋光，激光波長為10(T500nm，激光光束入射角為45 60度，激光拋光后鋼制模具表面的粗糙度為O. 8^1. 5 μ m。鋼制模具表面的粗糙度利于鍍膜，但是粗糙度過大不利于實際應(yīng)用。作為優(yōu)選方案，氨基樹脂為脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂或苯胺甲醛樹脂。氨基樹脂能夠?qū)﹄x子滲氮處理過程中的鈍化膜進行還原。作為優(yōu)選方案，離子滲氮的滲氮層厚度為O. Γ0. 2mm。作為優(yōu)選方案，熱處理中回火次數(shù)為3次。多次回火能夠保證回火的效率。作為優(yōu)選方案，鋼制模具在進行淬火加熱過程中加入碳化釩、碳化硼或碳化鉻。加入碳化物能在模具表面形成碳化層，碳化層能夠更好的保護鋼制模具的表面。作為優(yōu)選方案，離子鍍的鍍料為金屬鈦，通入氣體為N2。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是通過本發(fā)明所述的方法制備的鋼制模具具有很強的耐磨、耐腐蝕性，且離子鍍膜與基體的結(jié)合度較高，極大提高了鋼制模具的使用壽命。
具體實施例方式下面以具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。實施例I
一種Crl2鋼鋼制模具的表面復(fù)合處理方法，所述鋼制模具的復(fù)合表面處理方法具體包括以下步驟
(1)熱處理首先將碳化釩和鋼制模具放入加熱爐加熱進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為700°C;然后將碳化釩與鋼制模具加熱到800°C，對鋼制模具進行淬火；最后對鋼制模具進行三次回火，三次回火溫度分別為500°C、550°C和650°C，保溫時間分別為60min、80min和IOOmin ；
(2)噴丸處理對熱處理后的鋼制模具進行噴丸處理，噴丸粒徑為O.1mm，噴丸時間為60min，噴射壓力為O. 4Mpa ;噴丸處理后對鋼制模具進行激光拋光，激光波長為lOOnm，激光光束入射角為60度，激光拋光后鋼制模具表面的粗糙度為O. 8 μ m ;
(3)離子滲氮首先對噴丸處理后的鋼制模具進行清洗，然后將脲醛樹脂的存在下對鋼制模具離子滲氮處理，滲氮處理溫度為400°C，陰極和陽極之間距離為50mm，電流密度控制為5mA/cm2,電壓為400V,保溫時間為IOh,離子滲氮的滲氮層厚度為O. 2mm ；
(4)離子鍍對離子滲氮處理后的鋼制模具進行離子鍍鍍膜處理，鍍料為金屬鈦，通入氣體為N2，鍍膜時間為5h，沉積溫度為480°C，鍍膜的膜層厚度為3 μ m。實施例2
一種Cr4W2MoV鋼制模具的復(fù)合表面處理方法，所述鋼制模具的復(fù)合表面處理方法具體包括以下步驟
(I)熱處理首先將碳化硼和鋼制模具放入加熱爐加熱進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為780V;然后將碳化釩和鋼制模具加熱到900°C，對鋼制模具進行淬火；最后對鋼制模具進行三次回火，三次回火溫度分別為500°C、530°C和580°C，保溫時間分別為120min、IOOmin和60min ；
(2)噴丸處理對熱處理后的鋼制模具進行噴丸處理，噴丸粒徑為O.2mm，噴丸時間為30min，噴射壓力為O. 3Mpa ;噴丸處理后對鋼制模具進行激光拋光，激光波長為200nm，激光光束入射角為50度，激光拋光后鋼制模具表面的粗糙度為I. O μ m ;
(3)離子滲氮首先對噴丸處理后的鋼制模具進行清洗，然后將三聚氰胺甲醛樹脂的存在下對鋼制模具離子滲氮處理，滲氮處理溫度為600°C，陰極和陽極之間距離為30mm，電流密度控制為3mA/cm2，電壓為800V，保溫時間為9h，離子滲氮的滲氮層厚度為O. 15mm ；
(4)離子鍍對離子滲氮處理后的鋼制模具進行離子鍍鍍膜處理，鍍料為金屬鈦，通入氣體為N2，鍍膜時間為3h，沉積溫度為510°C，鍍膜的膜層厚度為5 μ m。實施例3
一種W6Mo5Cr4V2Al鋼制模具的復(fù)合表面處理方法,所述鋼制模具的復(fù)合表面處理方法具體包括以下步驟
(1)熱處理首先將碳化鉻和鋼制模具放入加熱爐加熱進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為80(TC;然后將碳化鉻和鋼制模具加熱到1000°C，對鋼制模具進行淬火；最后對鋼制模具進行三次回火，三次回火溫度分別為500°C、650°C和600°C，保溫時間分別為60min、IlOmin和IOOmin ；
(2)噴丸處理對熱處理后的鋼制模具進行噴丸處理，噴丸粒徑為O.15mm，噴丸時間為40min,噴射壓力為O. 45Mpa ;噴丸處理后對鋼制模具進行激光拋光，激光波長為500nm，激光光束入射角為45度，激光拋光后鋼制模具表面的粗糙度為I. 5 μ m ;
(3)離子滲氮首先對噴丸處理后的鋼制模具進行清洗，然后將苯胺甲醛樹脂的存在下對鋼制模具離子滲氮處理，滲氮處理溫度為550°C，陰極和陽極之間距離為70mm，電流密度控制為O. 5mA/cm2,電壓為600V,保溫時間為16h,離子滲氮的滲氮層厚度為O. Imm ；
(4)離子鍍對離子滲氮處理后的鋼制模具進行離子鍍鍍膜處理，鍍料為金屬鈦，通入氣體為N2，鍍膜時間為3. 5h，沉積溫度為530°C，鍍膜的膜層厚度為I. 5 μ m。對比例I
一種Crl2鋼鋼制模具的表面處理，(I)熱處理首先鋼制模具放入加熱爐加熱進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為700°C ;然后將碳化釩和鋼制模具加熱到800°C，對鋼制模具進行淬火；最后對鋼制模具進行三次回火，三次回火溫度分別為500°C、550°C和650°C，保溫時間分別為60min、80min和IOOmin ；(2)離子滲氮首先對熱處理后的鋼制模具進行清洗，然后將鋼制模具進行離子滲氮處理，滲氮處理溫度為400°C，陰極和陽極之間距離為50mm，電流密度控制為5mA/cm2,電壓為400V,保溫時間為IOh,離子滲氮的滲氮層厚度為O. 2mm ；
對比例2
一種Crl2鋼鋼制模具的表面處理，(I)熱處理首先鋼制模具放入加熱爐加熱進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為700°C ;然后將碳化釩和鋼制模具加熱到800°C，對鋼制模具進行淬火；最后對鋼制模具進行三次回火，三次回火溫度分別為500°C、550°C和650°C，保溫時間分別為60min、80min和IOOmin ； (2)離子鍍對熱處理后的鋼制模具進行清洗，然后對熱處理后的鋼制模具進行離子鍍鍍膜處理，鍍料為金屬鈦，通入氣體為N2，鍍膜時間為5h，沉積溫度為4800C，鍍膜的膜層厚度為3 μ m。對比例3
一種Cr4W2MoV鋼制模具表面處理，(I)熱處理首先將鋼制模具放入加熱爐加熱進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為780°C ;然后將鋼制模具加熱到900°C，對鋼制模具進行淬火；最后對鋼制模具進行三次回火，三次回火溫度分別為500°C、530°C和580°C，保溫時間分別為120min、IOOmin和60min ；(2)離子鍍對熱處理后的鋼制模具進行清洗，然后對熱處理后的鋼制模具進行離子鍍鍍膜處理，鍍料為金屬鈦，通入氣體為N2，鍍膜時間為3h，沉積溫度為510°C，鍍膜的膜層厚度為5 μ m。對比例4
一種W6Mo5Cr4V2Al鋼制模具的復(fù)合表面處理方法,所述鋼制模具的復(fù)合表面處理方法具體包括以下步驟
(I)熱處理首先將鋼制模具放入加熱爐加熱進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為800°C;然后將鋼制模具加熱到1000°C，對鋼制模具進行淬火；最后對鋼制模具進行三次回火，三次回火溫度分別為5000C>6500C600°C，保溫時間分別為60min、IlOmin和IOOmin ; (2)離子鍍:對熱處理后的鋼制模具進行清洗，然后對熱處理后的鋼制模具進行離子鍍鍍膜處理，鍍料為金屬鈦，通入氣體為N2，鍍膜時間為3. 5h，沉積溫度為530°C，鍍膜的膜層厚度為I. 5μπι。實施例1-3及對比例1-4的鋼制模具性能對比見表I :
表I
I實施例1|實施例2|實施例3|對比例1|對比例2|對比例3|對比例4鋼制模具表面維氏硬度 HV2200 一 2300 2230 1650 2160 2210 2050
鍍膜出現(xiàn)裂痕脫落時的使用次數(shù)丨5362 丨5451 丨5420 |無鍍膜丨4863 丨4950 丨491權(quán)利要求
1.一種鋼制模具的表面復(fù)合處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 (1)熱處理對鋼制模具進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為70(T80(TC;然后將鋼制模具加熱到80(Tl00(rC進行淬火；最后對鋼制模具進行若干次回火，回火溫度為50(T65(TC，保溫時間為 60 120min ； (2)噴丸處理對熱處理后的鋼制模具進行噴丸處理，噴丸粒徑為O.Γ0. 2mm，噴丸時間為3(T60min，噴射壓力為O. 3 O. 45Mpa ； (3)離子滲氮對噴丸處理后的鋼制模具進行清洗，然后在氨基樹脂的存在下對鋼制模具離子滲氮處理，滲氮處理溫度為40(T60(TC，陰極和陽極之間距離為3(T70mm，電流密度控制為O. 5 5mA/cm2，電壓為400 800V，保溫時間為9 16h ; (4)離子鍍對離子滲氮處理后的鋼制模具進行離子鍍鍍膜處理，鍍膜時間為3 5h，沉積溫度為48(T530°C，鍍膜的膜層厚度為I. 5飛μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼制模具的表面復(fù)合處理方法，其特征在于，噴丸處理后的鋼制模具進行激光拋光，激光波長為10(T500nm，激光光束入射角為45 60度，激光拋光后鋼制模具表面的粗糙度為O. 8^1. 5 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼制模具的表面復(fù)合處理方法，其特征在于，氨基樹脂為脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂或苯胺甲醛樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋼制模具的表面復(fù)合處理方法，其特征在于，離子滲氮的滲氮層厚度為O. Γ0. 2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋼制模具的表面復(fù)合處理方法，其特征在于，步驟(I)中，熱處理中回火次數(shù)為3次。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋼制模具的表面復(fù)合處理方法，其特征在于，步驟(I)中，鋼制模具在進行淬火加熱過程中加入碳化釩、碳化硼或碳化鉻。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋼制模具的表面復(fù)合處理方法，其特征在于，離子鍍的鍍料為金屬鈦，通入氣體為N2。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋼制模具的表面復(fù)合處理方法，該方法對經(jīng)熱處理后的鋼制模具首先進行噴丸處理，然后通過離子滲氮技術(shù)在鋼制模具表面形成離子滲氮層，最后對鋼制模具的表面通過離子鍍工藝進行鍍膜，采用該方法處理后的鋼制模具具有硬度高、耐磨性好、鍍膜結(jié)合度好，從而延長了鋼制模具的使用壽命，解決了現(xiàn)有傳統(tǒng)模具表面在使用早起容易破壞的技術(shù)問題。
文檔編號C21D7/06GK102877070SQ20121019461
公開日2013年1月16日 申請日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者郭秋彥, 劉光裕, 李莉, 劉強, 楊安志, 趙福全 申請人:浙江吉利汽車研究院有限公司杭州分公司, 浙江吉利汽車研究院有限公司, 浙江吉利控股集團有限公司