对H13模具钢及铝合金压铸模具表面改性技术

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对H13模具钢及铝合金压铸模具表面改性技术

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2015-12-14 08:43【

热作模具钢H13以及铝合金压铸模的表面改性目前主要在以下两个方面:

(1)铁素体氮碳共渗和硫氮碳共渗技术和PVD涂层技术

H13模具钢

国内外在这两方面进行的研究论文有了发表, 但具体工业应用报导不多。专门从事材料表面改性技术的法国HEF集团在一些国际性会议上以论文形式报导了H13钢表面改性工业应用的实例,同时艾福表面处理技术(上海)乐百家娱乐(HEF Shanghai)结合舍福表面处理技术乐百家娱乐(TS Shanghai)的实践汇同国外的相关文献(尤其是NADCA的专家和Case Western Reserve 乐百家娱乐教授的工作)作一定描述。

(2)解决H13模具钢表面改性问题的最佳途径是在模具材料表面涂覆硬膜,使其不被铝合金熔液润湿,同时涂覆的硬膜也赋予模具材料表面的腐蚀磨损抗力。国内对汽车转向操作系统的铝合金工件压铸成型模具中的挺杆(38CDV5,相当于H13钢)表面沉积3μm厚的CERTESS SD 涂层,其硬度可达0~4500HV,使用温度可达800℃,还可抗铝合金的黏结,使用寿命提高至10万次,是未进行沉积处理挺杆的6~7倍。

对如何获得这种不被液态金属润湿的硬质膜, Colorado School of Mines(CSM)的D.Zhong和J.J.Moore等提出多层优化涂膜的结构是:

①先对H13模具基体进行表面改性,如采用铁素体氮碳共渗或离子渗氮;

②50~100nm的结合中间层(adhesion interlayer)如Ti或Cr;

③调整基材和涂层之间由于压铸作业引起的热残余应力的中间过度层(intermediate graded layer),这可应用有限元模拟方法确定,他们举例认为,这取决于所选的工作硬化层,当工作层选用Al2O3层时,这中间过渡层为Ti-Al-N梯度层;

④工作涂层,与液态金属或玻璃不相润湿(non wetting), 对Al合金压铸,可采用CrN,TiAlN,TiCB和Al2O3等。相应多层结构膜总厚在5~8μm之间。

在模具工件上通过PVD技术获得优异质量的涂层, 应该依赖于高性能的设备和能优化选择的工艺参数。这种设备最好具有下述技术要求:

①涂覆处理温度低;

②绕涂性好;

③涂层沉积均匀;

④采用增强离化率技术;

⑤精确的涂层成分控制;

⑥一定的沉积速率;

⑦能进行多层复合涂;

⑧能得到纳米结构的涂层;

⑨具有PVD和CVD的工作模式;

⑩能边涂覆边刻蚀,获得最佳的涂层质量。

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