本篇文章給大家談談壓鑄模具超硬涂層，以及壓鑄模具表面涂層怎么處理對應的知識點，希望對各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔。

本文目錄：

• 1、納米涂層技術到底是什么？怎樣應用在壓鑄模具上



• 2、鎂合金壓鑄模和鋁合金壓鑄模設計區(qū)別在哪里？
• 3、鋁合金壓鑄模具成型部位表面鍍鈦處理有什么好處
• 4、求模具新工藝與新技術的報告，3000字左右，可以發(fā)到我的郵箱364261336@qq.com

納米涂層技術到底是什么？怎樣應用在壓鑄模具上

真空離子鍍膜（PVD）是廣泛應用的工業(yè)超硬薄膜技術，以其高硬度、低磨損率、低磨擦系數、強抗腐蝕性、抗黏著性等優(yōu)越的使用性能廣泛應用于航空航天、汽車、機床、化工機械、船舶制造、動力設備、五金工具、醫(yī)療器械、標準件制造等領域。

鎂合金壓鑄模和鋁合金壓鑄模設計區(qū)別在哪里？

鎂合金的流動性好于鋁合金，它的比熱低，較鋁合金更快凝固。鎂合金要求壓射時間比鋁合金要短，澆口速度比鋁合金要高。所以，鎂合金模具的澆口在產品外觀尺寸相同的情況下，截面積要比鋁合金壓鑄模具小，另外鎂合金模具的排氣一定要比鋁合金做的更細致，絕對不能飛料，容易發(fā)生安全事故。機器的壓射速度要求也應該比鋁合金要高，現在國產的一流壓鑄機基本可以滿足要求。另外，鎂合金與模具不容易發(fā)生粘合，所以，在設計模具時可以少考慮粘模的可能，而且拔模斜度也可以比鋁合金要小。產品可以比鋁合金做的更薄。

提問人的追問2012-3-7 1:34:58

鋁合金壓鑄模具成型部位表面鍍鈦處理有什么好處

表面鍍鈦處理也稱為TD處理，是TD處理的一種，可以大幅度提高表面硬度和耐磨性，也可以提高的耐熱性，防止液態(tài)鋁合金對模具的粘連，使用壽命提高8~30倍，最早是日本先研制出來的表面處理技術，現在在模具行業(yè)得到推廣，已經應用于冷作模具、熱作模具和塑料模具等，壓鑄模只是熱作模具中的一種。

求模具新工藝與新技術的報告，3000字左右，可以發(fā)到我的郵箱364261336@qq.com

模具表面強化新技術的應用和發(fā)展

0 引言

模具在使用過程中往往承受著各種形式的復雜

應力,模具的表面更是處在較大、較復雜的應力狀態(tài)

下,其工作條件尤為惡劣。模具的失效和破壞,是發(fā)

生在表面或由表面開始,因此,模具表面性能的優(yōu)劣

將直接影響模具的使用及壽命。實踐證明,提高模

具性能的有效途徑除選擇正確的加工方法、模具材

料外,關鍵在于正確選擇熱處理方法和表面處理工

藝。模具表面處理是提高模具質量的重要基礎工藝

之一[ 1 ] 。

隨著我國汽車、家電工業(yè)的迅猛發(fā)展,對模具工

業(yè)提出了更高的要求,如何提高模具的加工質量和

使用壽命,一直是人們不斷探索的課題。而表面強

化技術以其廣泛的功能性,良好的環(huán)保性以及巨大

的增效性,正逐步成為提高模具質量和使用壽命的

重要途徑。目前,隨著表面技術的不斷完善,在原有

常規(guī)的表面強化的基礎上,一大批實用、有效的表面

強化新技術相繼得以開發(fā)和利用,并逐步推廣應用

于模具制造中。而且隨著稀土應用的不斷擴大以及

復合強化技術的不斷發(fā)展,各種新型表面工程技術

也將進一步推動模具制造領域中的表面強化技術的

發(fā)展[ 2 ] 。

1 模具表面強化技術的分類

模具的表面強化處理是指用機械、物理或化學

方法對模具工作表面進行改性或覆層等處理,使模

具在保證高的強韌性基礎上,不僅具有更高的強度、

硬度、耐磨性,同時獲得優(yōu)異的抗疲勞、抗咬合、抗粘

著、抗擦傷、耐腐蝕、抗高溫氧化等性能的處理方法,

如表面淬火、化學熱處理等。

模具的表面強化處理在不同文獻上往往有不同

的分類方法,如有按目的和作用分為表層化學成分

及組織結構改變型和表面物質保護型兩大類的;有

按處理溫度分為低、中、高三大類的;有按原理分為

物理表面處理法、化學表面處理法、表面覆層處理

法。本文按其強化機理進行多層次分類,只對幾種

表面強化新技術進行介紹,而對文獻上報道較多的

常規(guī)表面強化處理技術不予復述[ 3 ] 。

1. 1 模具表面熱噴涂技術

熱噴涂大致分為火熱噴涂、電弧噴涂、等離子噴

涂、激光噴涂、電熱熱源噴涂以及“冷噴”。在生產中

應用的主要是等離子噴涂( 48% )和高速火焰噴涂

(25% ) 。在模具上采用熱噴涂金屬陶瓷涂層強化表

面,可提高其硬度、抗黏性、抗沖擊、耐磨和抗冷熱疲

勞等[ 4 ] 。

采用熱噴涂方法制造塑料模具起源于20世紀

40年代。經過幾十年的研究和開發(fā),這項技術在發(fā)

達國家已得到了較多的應用。美國的TAFA公司最

早成功地使用電弧噴涂鋅合金涂層制作了大型的汽

車塑料內飾件模具。沈陽工業(yè)大學在國內率先開發(fā)

和應用了這項技術,使用該技術為沈陽餅干廠制造

了一個在1200 mm 800 mm 工作面上有14 套快餐

飯盒的吸塑模具,模具的制造僅花費一周時間。山

東省煙臺機械工藝研究所用電弧噴涂鋅基合金快速

制造模具的方法制造汽車方向盤的模具,和投影面

積為1900 mm 1200 mm的,帶有立體裝飾花紋的,

以塑代木的床頭模具,提前了幾個月交貨。西安交

通大學將快速原形技術與熱噴涂鋅基合金涂層技術

結合,制造了生產汽車發(fā)動機罩的拉延模具和節(jié)水

滲灌設備中的節(jié)水滴管注射模具,已用于生產[ 5 ] 。

另外,各種熱作模具、壓鑄模具以及粉末冶金模

具等,不僅在較高的溫度環(huán)境下工作,而且遭受磨

損、擠壓、沖擊及冷熱疲勞作用,可噴涂某些鈷基自

熔合金、Ni或A I以及陶瓷來提高耐熱磨損性能。如

用工具鋼加工制成的高熔點金屬(鋁、鈮、鎢及其合

金)的熱擠壓模,擠壓溫度在1320 ℃以上,只能進行

一次作業(yè),而擠壓材料因表面被模面合金化而變質,

同時由于模具的磨損、擠壓材在長度方向上直徑與

斷面形狀發(fā)生很大變化,噴0. 5～1. 0 mm的氧化鋁

涂層后,擠壓溫度可達1650 ℃。噴涂氧化鋯涂層,

擠壓溫度可達2370 ℃,模具工作壽命可延長5～10

倍。

1. 2 離子注入技術

離子注入技術是利用離子源中產生的帶電離子

(氣體和金屬離子)在高壓電場的作用下,以極大的

速度入射到待處理的工件材料表面。在這個過程中

將引起金屬表層的成分和結構的變化以及原子環(huán)境

和電子組態(tài)等微觀狀態(tài)的擾動,使金屬表面發(fā)生物

理、化學和力學性能的變化,有效地提高工件表面的

硬度、耐磨性、耐腐蝕性和抗疲勞等多種性能,最終

提高工件的使用壽命。離子注入工藝是在離子注入

機中進行的。它將預先選擇的注入元素,在注入機

的離子源中離化后,再將離子從離子源引出,經高壓

電場加速,使其獲得很高的能量,然后打入真空室中

的金屬(固體靶)中,使金屬表面層實現強化[ 6, 7 ] 。

由于離子注入后既不改變模具基體表面的幾何

尺寸,又能形成與基體完全結合的表面合金,不存在

因明顯的分界面而產生剝落的問題。同時由于大量

離子(如氮、碳、硼、鉬等)的注入可使模具基體表面

產生明顯的硬化效果,大大降低了摩擦因數,顯著地

提高了模具表面的耐磨性、耐腐蝕性、以及抗疲勞等

多種性能。因此近年來離子注入技術在模具領域

中,如沖裁模、拉絲模、擠壓模、拉伸模、塑料模等都

得到了廣泛應用,其平均壽命提高了2～10倍。

目前,離子注入技術在模具應用上還存在一些

不足,如離子注入層較薄,小孔處理困難,設備復雜

昂貴等,其應用受到了一定的限制。

1. 3 激光表面強化技術

激光用于表面處理的方法多,其中包括:激光相

變硬化(LTH) ,激光表面熔化處理(LSM) ,激光表面

涂覆及合金化(LSC /LSA) ,激光表面化學氣相沉積

(LCVD) ,激光物理氣相沉積(LPVD ) , 激光沖擊

(LSH)和激光非晶化等,其中已被研究用于提高模

具壽命的方法有激光相變硬化和激光表面熔覆和合

金化。

1. 3. 1 激光相變硬化

激光相變硬化(激光淬火)是利用激光輻照到金

屬表面,使表面以很高的升溫速度迅速達到相變溫

度,形成奧氏體。當激光束離開后,由金屬本身熱傳

導而"自淬火" ,使金屬表面發(fā)生馬氏體轉變。與傳

統(tǒng)淬火方法相比,激光淬火是在急熱、急冷過程中進

行的,溫度梯度高,其淬火層的硬度比普通淬火的硬

度還高15% ～20%。淬硬層深度可達0. 1 ～2. 5

mm,因而可大大提高模具的耐磨性,延長模具的使

用壽命。在模具的表面處理中,激光相變硬化得到

了廣泛的應用。對于CrWMn、Cr12MoV、Cr12、T10A

及CrMo鑄鐵等常用的模具材料,在激光處理后,其

組織性能較常規(guī)熱處理普遍改善。例如, CrWMn鋼

在常規(guī)加熱時易在奧氏體晶界上形成網狀的二次碳

化物,顯著增加工件脆性,降低沖擊韌性,使用在模

具刃口或關鍵部位壽命較低。采用激光淬火后可獲

得細馬氏體和彌散分布的碳化物顆粒,消除網狀,并

獲得最大硬化層深度以及最大硬度1017. 2 HV。

Cr12MoV鋼激光淬火后的硬度、抗塑性變形和抗粘

磨損能力均較常規(guī)熱處理有所提高。對T8A鋼制造

的凸模和Cr12Mo 鋼制造的凹模,激光硬化層深度

0. 12 mm,硬度1200 HV,壽命提高4～6倍,即由沖

壓2萬件提高到10～14萬件。對于T10鋼,激光淬

火后可獲得硬度1024 HV、深0. 55 mm的硬化層,對

于Cr12,激光淬火后可獲得硬度1000 HV、0. 4 mm

的硬化層,使用壽命均得到較大的提高[ 8 ] 。

1. 3. 2 激光熔覆

激光熔覆利用高能激光束( 104 ～106 W / cm2 )

在金屬表面輻照,通過涂覆材料的迅速熔化、擴展和

迅速凝固,冷卻速度達到102～106 ℃/ s。在基材表

面熔覆一層具有特殊物理、化學或力學性能的材料,

從而構成一種新的復合材料,以彌補基體所缺少的

高性能。激光熔覆可以根據工件的工況要求,設計

各種熔覆成分的金屬或非金屬,制備耐熱、耐蝕、耐

磨、抗氧化、抗疲勞或具有光、電、磁特性的表面覆

層。

玻璃模具是玻璃制品的主要成型工具,在使用

過程中頻繁交替地與高溫玻璃熔體接觸,特別是合

縫線處要求較高的耐磨性。文獻[ 9 ]對玻璃模具進

行了激光熔覆處理。并將激光熔覆處理的玻璃模具

在QD6型行列式制瓶機上進行裝機試驗。生產現場

對比考核結果為:未經激光熔覆處理的模具,連續(xù)使

用16～20 h,因合縫線磨損需將模具卸下修理,然后

才可繼續(xù)使用,總使用時間160～200 h,模具報廢;

經激光熔覆處理的模具,繼續(xù)使用100～120 h后卸

下清理油垢,此時模具的合縫線完好,不需修理可繼

續(xù)使用,模具總使用時間在1900～2200 h。

1. 4 氣相沉積技術

氣相沉積技術是利用氣態(tài)物質(氣相)與模具表

面發(fā)生物理、化學變化,在模具表面形成具有某些特

殊性能的合金化合物涂層。根據形成涂層的原理不

同,氣相沉積技術分為化學氣相沉積、物理氣相沉

積?；瘜W氣相沉積按主要特性分類又可分為熱化學

氣相沉積、低壓氣相沉積、等離子氣相沉積、激光(誘

導)氣相沉積、金屬有機化合物氣相沉積等;物理氣

相沉積可分為真空蒸鍍、濺射鍍膜、離子鍍等[ 10 ] 。

1. 4. 1 物理氣相沉積( PVD)

PVD是把欲涂覆的材料(主要是氮化物或碳化

物)采用物理的方法(如用電子束等熱源加熱沉積材

料,或激光放電) ,使材料蒸發(fā)或離子轟擊模具,形成

鍍層,其中常用的鍍層材料是TiN 和TiC等。它具

有處理溫度低、沉積速度快、無公害等特點,十分適

合模具的表面強化, 可大大提高模具的使用壽

命[ 11 ] 。但是, PVD的繞鍍性很差,難以適應多孔、有

尖角、形狀復雜的模具。

1. 4. 2 化學氣相沉積(CVD)

CVD是利用氣態(tài)物質在固態(tài)表面上進行化學反

應,生成固態(tài)沉積物?；瘜W氣相沉積TiC的原理是

將工件加熱到900～1200 ℃,使四氯化鈦和模具材

料的碳在材料表面進行化學反應,經過一定時間可

生成一層TiC,是超硬耐磨鍍層,是提高模具使用壽

命的有效途徑。如沖壓模、粉末冶金模、陶瓷模、鐵

氧體模、塑料模等進行處理均能得到很好的效果。

日本用CVD 技術來沉積TiC和TiN 于拉伸凹

模,提高壽命8倍。目前模具表面處理中應用較多

的是PACVD,鋁型材擠壓模具和精密葉片熱鍛模

具,經過處理后,有較好的耐磨性和抗疲勞性,使用

壽命提高一倍,由原來2. 5 t的通料量提高到5 t。現

在CVD技術發(fā)展是以等離子體、電子束、激光束、離

子束、微波等先進科學技術的成就為基礎,向著高

效、節(jié)能、控制高度自動化、精確化的方向發(fā)展。

1. 5 稀土元素表面強化技術

在模具表面強化技術中,稀土元素以其優(yōu)良的

性質對改善模具鋼表層的組織結構、物理、化學及機

械性能有著極大的優(yōu)勢。據研究表明,在模具表面

強化中,稀土元素有提高滲速(滲速可提高25% ～

30% ,處理時間可縮短1 /3以上) ,強化表面(稀土元

素具有微合金化作用,能改善表層組織結構,強化模

具表面) ,凈化表面(稀土元素與鋼中P、S、As、Sn、

Sb、B i、Pb等低熔點有害雜質發(fā)生作用,形成高熔點

化合物,同時抑制這些雜質元素在晶界上的偏聚,降

低滲層的脆性)等多種功能。

1. 5. 1 稀土碳共滲

Re2C共滲可使?jié)B碳溫度由920～930 ℃降低至

860～880 ℃,減少模具變形及防止奧氏體晶粒長大;

滲速可提高25%～30% (滲碳時間縮短1～2 h) ;改

善滲層脆性,使沖擊斷口裂紋形成能量和裂紋擴展

能量提高約30%。

1. 5. 2 稀土碳氮共滲

Re2C2N共滲可提高滲速25% ～32% ,提高滲層

顯微硬度及有效硬化層深度;使模具的耐磨性及疲

勞極限分別提高1倍及12%以上;模具耐蝕性提高

15%以上。Re2C2N共滲處理用于5CrMnMo鋼制熱

鍛模,其壽命提高1倍以上。

1. 5. 3 稀土硼共滲

Re2B共滲的耐磨性較單一滲硼提高1. 5～2倍,

與常規(guī)淬火態(tài)相比提高3～4倍,而韌性則較單一滲

硼提高6～7倍;可使?jié)B硼溫度降低100～150 ℃,處

理時間縮短一半左右。采用Re2B共滲可使Cr12鋼

制拉深模壽命提高5～10倍,沖模壽命提高幾倍至

數十倍。

1. 5. 4 稀土硼鋁共滲

Re2B2A I共滲所得共滲層,具有滲層較薄、硬度

很高的特點,鋁鐵硼化合物具有較高的熱硬性和抗

高溫氧化能力。H13 鋼經稀土硼鋁共滲后,鋁擠壓

模使用壽命提高2～3倍,鋁材表面質量提高1 ～2

級,顯示出優(yōu)良的使用效果。在使用電鍍刷制備的

Ni2Cu2P2MoS2 的氧化,明顯改善鍍層的減摩性能,提

高抗蝕能力,并使模具型腔面的耐磨壽命延長近5

倍[ 2 ] 。

1. 6 納米表面工程技術[ 12～14 ]

納米表面工程是以納米材料和其它低維非平衡

材料為基礎,通過特定的加工技術、加工手段,對固

體表面進行強化、改性、超精細加工或賦予表面新功

能的系統(tǒng)工程。納米表面工程是在納米科技產生和

發(fā)展的背景下,對固體表面性能、功能和加工精度要

求越來越高的條件下產生的。納米表面工程技術是

極具應用前景和市場潛力的。

1. 6. 1 制作納米復合鍍層

在傳統(tǒng)的電鍍液中加入零維或一維納米質點粉

體材料可形成納米復合鍍層。用于模具的Cr2DNP

納米復合鍍層,可使模具壽命延長、精度持久不變,

長時間使用鍍層光滑無裂紋。納米材料還可用于耐

高溫的耐磨復合鍍層。如將n2ZrO2 納米粉體材料加

入Ni2W2B非晶態(tài)復合鍍層,可提高鍍層550～850 ℃

的高溫抗氧化性能,使鍍層的耐蝕性提高2～3倍,耐

磨性和硬度也都明顯提高。采用Co2DNP納米復合

鍍層,在500 ℃以上,與Ni基、Cr基Co基復合鍍層

相比,工件表面的高溫耐磨性能大為提高。在傳統(tǒng)

的電刷鍍溶液中,加入納米粉體材料,也可制備出性

能優(yōu)異的納米復合鍍層。

1. 6. 2 制作納米結構涂層

熱噴涂技術是制作納米結構涂層的一種極有競

爭力的方法。與其它技術相比,它有許多優(yōu)越性:工

藝簡單、涂層和基體選擇范圍廣,涂層厚度變化范圍

大、沉積速率快,以及容易形成復合涂層等等。與傳

統(tǒng)熱噴涂涂層相比,納米結構涂層在強度、韌性、抗

蝕、耐磨、熱障、抗熱疲勞等方面都有顯著改善,且一

種涂層可同時具有上述多種性能。

2 結束語

總之,傳統(tǒng)的表面技術隨著科學技術的進步而

不斷創(chuàng)新。在電弧噴涂方面,發(fā)展了高速電弧噴涂,

使噴涂質量大大提高;在等離子噴涂方面,已經研究

出射頻感應耦合式等離子噴涂、反應等離子噴涂、用

三陰槍等離子噴涂及微等離子噴涂;在高能束方面

發(fā)展了激光或電子束表面熔覆、表面淬火、表面合金

化等技術;在離子注入方面,繼強電流氮離子注入技

術后,又研究出強流金屬離子注入技術和金屬等離

子體浸沒注入技術。在解決產品表面工程問題時,

新興的表面技術與傳統(tǒng)的表面技術相互補充,為表

面工程工作者提供了寬廣的選擇余地。進入新世紀

后,我國的再制造工程發(fā)展迅速,以國務院文件、國

家法規(guī)等形式對再制造的地位予以肯定。再制造是

廢舊產品高技術修復、改造的產業(yè),是維修工程和表

面工程的高級階段。表面工程的基本特征是綜合、

交叉、復合、優(yōu)化,研究對象是材料的“表面”。納米

表面工程是納米材料與傳統(tǒng)表面工程技術的集成創(chuàng)

新。為了適應再制造批量化生產特點的要求,開發(fā)

了以自動化納米電刷鍍表面技術、智能化自修復表

面技術為代表的5類自動化和智能化表面工程新技

術,適應了表面工程的發(fā)展方向和再制造工程的實

踐需要[ 15 ] 。(下轉第59頁)

2 1

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第4期金榮植: 連續(xù)式滲碳爐淬火油冷卻系統(tǒng)的改進

整體性好,故障率低,避免了水冷系統(tǒng)繁瑣的維修與

日常保養(yǎng)工作,大大降低了運行費用。

(5)安裝方面。原來用的水冷系統(tǒng)龐大,有土建

工程,系統(tǒng)造價高。由高效空氣冷卻器組成的冷卻

系統(tǒng),空氣冷卻器結構緊湊,體積小,是一臺獨立的

設備,可以置于室內或室外,易于安裝,因此整體冷

卻系統(tǒng)耗資低、方便。當生產規(guī)模擴大,設備負荷率

提高時,只需更換大一些功率的循環(huán)泵,改造相應的

管路,再串聯一個或并聯一個相應規(guī)格新的空氣冷

卻器,就可以滿足淬火冷卻的要求。

6 小節(jié)

采用由高效空氣冷卻器組成的連續(xù)式滲碳爐淬

火油冷卻系統(tǒng),經過一年多的生產應用證明,綜合效

果好,完全可以滿足現代化的熱處理滲碳淬火要求。

完全可以取代原來造價高、安全性低、淬火質量不穩(wěn)

定的傳統(tǒng)式水冷系統(tǒng)。

(1)采用高效空氣冷卻器徹底解決了原淬火油

水冷系統(tǒng)中板式換熱器易漏水問題。而空氣冷卻器

使用安全可靠。

(2)采用高效空氣冷卻器解決了原淬火油水冷

系統(tǒng)中板式換熱器易結水垢,導致淬火油溫度波動

大、產品淬火質量穩(wěn)定性較差的問題。

(3)采用空氣冷卻器,節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保。非常適

合當前國家“節(jié)能減排”的要求。2009 年中國熱協(xié)

已將高效節(jié)能空氣冷卻器定為2009～2011年熱處

理清潔生產先進技術推廣項目。因此,應加大力度

推廣使用。

參

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