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              H13模具鋼及鋁合金壓鑄模具表面改性技術

              時間:2015-07-13 來源:甬撫機械 瀏覽次數:2779

                熱作模具鋼H13以及鋁合金壓鑄模的表面改性目前主要在以下兩個方面:
               。1)鐵素體氮碳共滲和硫氮碳共滲技術和PVD涂層技術
                國內外在這兩方面進行的研究論文有了發表, 但具體工業應用報導不多。專門從事材料表面改性技術的法國HEF集團在一些國際性會議上以論文形式報導了H13鋼表面改性工業應用的實例,同時艾福表面處理技術(上海)有限公司(HEF Shanghai)結合舍福表面處理技術有限公司(TS Shanghai)的實踐匯同國外的相關文獻(尤其是NADCA的專家和Case Western Reserve 大學教授的工作)作一定描述。
               。2)解決H13鋼表面改性問題的最佳途徑是在模具材料表面涂覆硬膜,使其不被鋁合金熔液潤濕,同時涂覆的硬膜也賦予模具材料表面的腐蝕磨損抗力。國內對汽車轉向操作系統的鋁合金工件壓鑄成型模具中的挺桿(38CDV5,相當于H13鋼)表面沉積3μm厚的CERTESS SD 涂層,其硬度可達0~4500HV,使用溫度可達800℃,還可抗鋁合金的黏結,使用壽命提高至10萬次,是未進行沉積處理挺桿的6~7倍。
                對如何獲得這種不被液態金屬潤濕的硬質膜, Colorado School of Mines(CSM)的D.Zhong和J.J.Moore等提出多層優化涂膜的結構是:
               、傧葘13模具基體進行表面改性,如采用鐵素體氮碳共滲或離子滲氮;
               、50~100nm的結合中間層(adhesion interlayer)如Ti或Cr;
               、壅{整基材和涂層之間由于壓鑄作業引起的熱殘余應力的中間過度層(intermediate graded layer),這可應用有限元模擬方法確定,他們舉例認為,這取決于所選的工作硬化層,當工作層選用Al2O3層時,這中間過渡層為Ti-Al-N梯度層;
               、芄ぷ魍繉,與液態金屬或玻璃不相潤濕(non wetting), 對Al合金壓鑄,可采用CrN,TiAlN,TiCB和Al2O3等。相應多層結構膜總厚在5~8μm之間。
                在模具工件上通過PVD技術獲得優異質量的涂層, 應該依賴于高性能的設備和能優化選擇的工藝參數。這種設備最好具有下述技術要求:
               、偻扛蔡幚頊囟鹊;
               、诶@涂性好;
               、弁繉映练e均勻;
               、懿捎迷鰪婋x化率技術;
               、菥_的涂層成分控制;
               、抟欢ǖ某练e速率;
               、吣苓M行多層復合涂;
               、嗄艿玫郊{米結構的涂層;
               、峋哂蠵VD和CVD的工作模式;
               、饽苓呁扛策吙涛g,獲得最佳的涂層質量。

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