專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有耐高溫耐磨涂層的鋅合金模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬模具的制備方法，更具體的說(shuō)，涉及一種具有耐高溫耐磨的模具的制備方法。
背景技術(shù)：
模具廣泛應(yīng)用于沖壓成型加工。對(duì)于沖壓成型的模具一般需要具有以下性能(I)高溫環(huán)境下，具有很好的鋼性、耐機(jī)械沖擊強(qiáng)度及高的硬度。(2)在反復(fù)以及快速加熱冷卻的熱沖擊下，模具不產(chǎn)生裂紋或變形。(3)高溫條件下，模具成型表面與成型金屬不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

(4)模具在高溫條件下不會(huì)發(fā)生高溫氧化現(xiàn)象。(5)加工性能好，易加工成高精度以及高表面光潔度的表面。傳統(tǒng)的用于澆注高熔點(diǎn)金屬或玻璃等物質(zhì)的模具大多采用不銹鋼或者鎳基耐熱合金鋼作為模具材料，但是這種模具容易發(fā)生高溫氧化，在反復(fù)的熱循環(huán)作用下，材料的內(nèi)部晶相結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，并且表面質(zhì)量也變差，從而容易導(dǎo)致模具失效。傳統(tǒng)模具用制造模具用鋅合金材料主要成分是鋅、鋁、銅、鎂，Zn-Al-Cu-Mg系合金是現(xiàn)有技術(shù)中性能最好和實(shí)際使用最多的制造模具用鋅合金，在Zn-Al-Cu-Mg合金中通過(guò)添加某些微量元素可以提高其性能。作為現(xiàn)有的鋅合金模具仍存在如下問(wèn)題I、力學(xué)性能仍未達(dá)到模具制造要求，強(qiáng)度比鋼模低得多，且合金的硬度和耐磨性較差，在較大的沖裁力或型腔注射壓力和鎖模力作用下容易損壞；合金的硬度和耐磨性較差，模具的使用壽命短，只能達(dá)到上千件的生產(chǎn)數(shù)量；2、鋅合金軟化溫度低，尺寸不穩(wěn)定。鋅合金熔點(diǎn)低，在200°C以上工作時(shí)，強(qiáng)度、硬度降低，在大的沖裁力或高的注射壓力作用下，模具型腔容易產(chǎn)生熱變形，影響制件的精度,而且磨損量加大。為了解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)的申請(qǐng)人在鋅合金模具表面噴涂了硬質(zhì)的金屬氧化物陶瓷顆粒以及超硬的合金，從而在鋅合金表面上在其表面形成耐磨、耐高溫腐蝕涂層的復(fù)合結(jié)構(gòu)模具。本發(fā)明的目的在于提供一種具有耐高溫涂層的鋅合金模具的制備方法，該方法可以用來(lái)可提高鋅合金模具的耐磨耐高溫性能，將鋅合金模具的使用壽命從一千次左右提高到數(shù)千次，甚至可達(dá)萬(wàn)次以上，顯著延長(zhǎng)了鋅合金模具的使用壽命。為此本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種具有耐高溫涂層的鋅合金模具，其具有以下層結(jié)構(gòu)(I) 一種鋅合金沖壓模具作為基底；(2)施加于基底上的中間過(guò)渡層，所述的中間層為ZnCrAH涂層；(3)施加于中間層上的耐高溫涂層，所述的耐高溫涂層包含SiC、TiC、Fe和Ni。其中，所述的鋅合金的組成和成分為A1 5wt% -22wt%> Cu 2wt% -IOwtt^JjS2wt% -5wt*%,余量為 Zn。
所述的ZnCrAH涂層中，Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35-45. 5wt%，Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36-48wt%, Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 5-8. 5 七％和余量的Y。其中，耐高溫涂層中，含SiC 25-36wt %，含 TiC : 18_32wt %，含 Fe :8_18wt %，余
量為Ni。其中，中間過(guò)渡層的厚度為10um-50um,優(yōu)選其厚度為10um-20um。其中，耐高溫涂層的厚度為優(yōu)選其厚度為3mm-5mm。噴涂的方法形成ZnCrAH涂層，然后在保護(hù)氣氛下退火形成中間過(guò)渡層。所述的保護(hù)氣氛退火是指真空退火或惰性氣體退火或者還原氣氛退火，所述的保護(hù)性氣體可以選自由N2、Ar、H2或者它們的任意組合所組成的組中。其中，耐高溫涂層的表面涂層通過(guò)噴涂含SiC、TiC、Fe和Ni的粉末形成，其中所述 的粉末中，含SiC :25-36wt%，含TiC :18_32wt%，含F(xiàn)e :8_18wt%，余量為Ni。噴涂時(shí)，其工藝參數(shù)為工作電壓20-35V ;噴涂距離為120-180mm ;空氣壓力為0. 4-0. 8MPa。耐高溫涂層的厚度為優(yōu)選其厚度為3mm-5mm。使用中間層可以防止基底層在高溫澆鑄過(guò)程發(fā)生高溫氧化現(xiàn)象，另外也加強(qiáng)了基底與涂層之間的粘結(jié)強(qiáng)度，并且防止了內(nèi)部的金屬層經(jīng)過(guò)擴(kuò)散作用，其中的金屬原子擴(kuò)散至表面的耐高溫涂層中。通過(guò)本發(fā)明的方法制備的鋅合金模具，具有ZnCrAH中間層和含有SiC、TiC、Fe和Ni耐高溫涂層的涂層，由于基底與涂層之間彼此相鄰設(shè)置且原子結(jié)構(gòu)大致相近，因此，相鄰的涂層不會(huì)因?yàn)樵尤毕莸葐?wèn)題，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力并造成涂層之間粘結(jié)性差的問(wèn)題，通過(guò)本發(fā)明的涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，中間層可以增加含有Ni的SiC、TiC、Fe耐高溫涂層與基底之間的鋅合金模具之間的粘結(jié)力。并且，本發(fā)明的耐高溫涂層中，還有一定數(shù)量的鐵和鎳，可以改善表面涂層的內(nèi)部應(yīng)力。因此，采用本申請(qǐng)所述結(jié)構(gòu)的模具，可增加模具的使用壽命及其使用性倉(cāng)泛。
具體實(shí)施例方式以下將通過(guò)典型的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出進(jìn)一步的說(shuō)明。申請(qǐng)人需要強(qiáng)調(diào)的是，以下實(shí)施例僅僅是為了詳細(xì)說(shuō)明發(fā)明的內(nèi)容的需要，而不能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明要求保護(hù)的范圍，以權(quán)利要求書(shū)所限定的技術(shù)方案為準(zhǔn)。實(shí)施例I模具I :第一層鋅合金沖壓模具基底，其中所述的鋅合金的組成和成分為A1 8wt%,Cu 3wt%>Mn 2. 5wt*%,余量為 Zn。第二層=ZnCrAH中間過(guò)渡層，Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38Wt%，Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38wt%,Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3. 5被％和余量的Y。ZnCrAlY中間過(guò)渡層的厚度為10um。第三層耐高溫涂層，其中含SiC:25wt%，含TiC:18wt%，F(xiàn)e:18wt^^P余量的Ni。耐高溫涂層的厚度為7.5mm。實(shí)施例2模具2 第一層鋅合金沖壓模具基底，其中所述的鋅合金的組成和成分為A1 8wt%.Cu 2wt%>Mn 2. 5wt*%,余量為 Zn。第二層=ZnCrAH中間過(guò)渡層，Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35Wt%，Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38wt%,Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3. 5被％和余量的Y。ZnCrAlY中間過(guò)渡層的厚度為10um。第三層耐高溫涂層，其中含SiC:25wt%，含TiC:18wt%，F(xiàn)e:18wt^^P余量的Ni。耐高溫涂層的厚度為4. 5mm。實(shí)施例3模具3 第一層鋅合金沖壓模具基底，其中所述的鋅合金的組成和成分為A1 10wt%,Cu 3. 5wt%>Mn :2. 8wt*%,余量為 Zn。
第二層=ZnCrAH中間過(guò)渡層，Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35Wt%，Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45wt%,Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6. 5被％和余量的Y。ZnCrAlY中間過(guò)渡層的厚度為10um。第三層耐高溫涂層，其中含SiC:28wt%，含TiC:22wt%，F(xiàn)e:15wt^^P余量的Ni。耐高溫涂層的厚度為6.0mm。實(shí)施例4模具4 第一層鋅合金沖壓模具基底，其中所述的鋅合金的組成和成分為A1 12. 5wt% > Cu 3. 2wt% > Mn :2. 9wt%,余量為 Zn。第二層=ZnCrAH中間過(guò)渡層，Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為39Wt%，Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46wt%,Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6. 5被％和余量的Y。ZnCrAlY中間過(guò)渡層的厚度為10um。第三層耐高溫涂層，其中含SiC:28wt%，含TiC:22wt%，F(xiàn)e:15wt^^P余量的Ni。耐高溫涂層的厚度為4.0mm。實(shí)施例5模具5 第一層鋅合金沖壓模具基底，其中所述的鋅合金的組成和成分為A1 14wt%,Cu 3. 5wt%>Mn :2. 5wt*%,余量為 Zn。第二層=ZnCrAH中間過(guò)渡層，Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43Wt%，Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45wt%,Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4. 5被％和余量的Y。ZnCrAlY中間過(guò)渡層的厚度為10um。第三層耐高溫涂層，其中含SiC:36wt%，含TiC:28wt%，F(xiàn)e:12wt^^P余量的Ni。耐高溫涂層的厚度為3.5mm。實(shí)施例6模具6 第一層鋅合金沖壓模具基底，其中所述的鋅合金的組成和成分為A1 16wt%,Cu 6. 5wt%>Mn :3. 5wt*%,余量為 Zn。第二層=ZnCrAH中間過(guò)渡層，Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42Wt%，Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為39wt%,Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7. 5被％和余量的Y。ZnCrAlY中間過(guò)渡層的厚度為10um。第三層耐高溫涂層，其中含SiC:36wt%，含TiC:28wt%，F(xiàn)e:12wt^^P余量的Ni。耐高溫涂層的厚度為5.5mm。在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容做出各種相應(yīng)的不同的模具，例如通過(guò)改變公知的涂覆方法和/或調(diào)整各涂層以及基體的組分以及含量，但這些相應(yīng)的改變和變形所得到的模具都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范 圍。
權(quán)利要求
1.一種具有耐高溫涂層的鋅合金模具，其具有以下層結(jié)構(gòu) (1)一種鋅合金模具作為基底； (2)施加于基底上的中間過(guò)渡層，所述的中間過(guò)渡層為ZnCrAH涂層； (3)施加于中間過(guò)渡層上的耐高溫涂層，所述的耐高溫涂層包含SiC、TiC、Fe和Ni。
2.權(quán)利要求I所述的鋅合金模具，其特征在于所述的ZnCrAH涂層中，Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35-45. 5wt%,Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36_48wt%，Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 5-8. 5被％和余量的Y。
3.權(quán)利要求I所述的鋅合金模具，其特征在于其中所述的粉末中，含SiC25-36wt%,含 TiC 18-32wt %，含 Fe :8_18wt %，余量為 Ni。
4.權(quán)利要求I所述的鋅合金模具，其特征在于所述的中間過(guò)渡層的厚度為10Um-50Um。
5.權(quán)利要求5所述的鋅合金模具，其特征在于所述的中間過(guò)渡層的厚度為10Um-20Um。
6.權(quán)利要求I所述的鋅合金模具，其特征在于所述的耐高溫涂層的厚度為3_-8_。
7.權(quán)利要求6所述的鋅合金模具，其特征在于所述的耐高溫涂層的厚度為3mm-5mm。
8.權(quán)利要求I所述的鋅合金模具，其特征在于所述的鋅合金的組成和成分為A15wt% -22wt% > Cu 2wt% -IOwt *%、猛 2wt*% -5wt %,余量為 Zn。
全文摘要
本發(fā)明提供了，涉及一種具有耐高溫涂層的鋅合金模具的制備方法，其包括以下步驟提供一種鋅合金模具作為基底，對(duì)基底待處理的表面進(jìn)行前處理；施加一層中間過(guò)渡層，所述的中間層為ZnCrAlY涂層；施加耐高溫涂層，所述的耐高溫涂層包含SiC、TiC、Fe和Ni。采用本申請(qǐng)所述結(jié)構(gòu)的模具，可增加模具的使用壽命及其使用性能。
文檔編號(hào)C22C18/00GK102808178SQ20111014263
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者鄭霞 申請(qǐng)人:昆山市瑞捷精密模具有限公司