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模具材料—模具制造工程技术的进展
来源: | 作者:13963813331 | 发布时间: 2020-07-08 | 1135 次浏览 | 分享到:
　模具材料—模具制造工程技术的进展
　　模具材料—模具制造工程技术的进展
　　模具钢
　　模具材料是模具工业的基础，但即使是新的模具材料也难以满足模具高综合性能的要求，表面工程技术可以在一定程度上弥补模具材料的不足。可用于模具制造的表面工程技术有很多，包括传统的表面淬火技术、热扩散技术、堆焊技术和硬铬电镀技术，以及激光表面强化技术、物理气相沉积技术、化学气相沉积技术、离子注入技术、热喷涂技术、热喷焊技术、复合电镀技术、复合电刷镀技术和化学镀技术等。稀土表面工程技术和纳米表面工程技术的进步将进一步推动模具制造表面工程技术的发展。这里只介绍稀土表面工程技术和纳米表面工程技术。
　　
　　1、稀土表面工程技术
　　
　　在表面工程技术中，通常采用化学热处理、喷焊、气相沉积、激光涂覆、电沉积等方法添加稀土元素。
　　
　　(1)稀土元素对化学热处理的影响主要表现为显著的渗透促进，大大优化了工艺；加入少量稀土化合物，可以明显增加渗层深度，改善渗层组织和性能。从而提高模具型腔表面的耐磨性、高温抗氧化性和冲击耐磨性。
　　
　　(2)采用热喷涂和喷焊技术，在涂层中加入稀土元素可以获得良好的组织和性能，使型腔表面具有较高的硬度和耐磨性。
　　
　　(3)物理气相沉积薄膜的性能与薄膜与基底的结合强度密切相关。稀土元素的加入可以提高薄膜与基体的结合强度，薄膜的表面密度明显增加。同时，稀土元素的加入可以明显提高薄膜的耐磨性，例如，应用于模具性能的超硬TiN薄膜(添加稀土元素)可以使模具型腔表面呈现高硬度、低摩擦系数和良好的化学稳定性，并延长模具的使用寿命。
　　
　　(4)含稀土化合物的涂层可大大提高激光辐照能量在模具金属材料表面的吸收率，对降低能耗和生产成本，推广激光表面工程技术具有重要意义。激光处理后，稀土涂层的组织和性能明显改善，涂层的硬度和耐磨性明显提高，耐磨性是调质45钢的5 ~ 6倍。用二氧化铈对热喷涂层进行激光重熔，发现合金涂层的显微组织发生明显变化，晶粒得到细化。用稀土对喷焊合金进行激光重熔后，稀土化合物颗粒在其中分散和强化，降低了晶界能量，提高了晶界的耐蚀性，大大提高了模具型腔表面的耐磨性。有文献报道稀土元素使耐磨性提高了1 ~ 4倍。此外，一些研究发现，添加混合稀土化合物的效果优于单一稀土化合物。
　　
　　(5)电沉积方法，如刷镀和电镀，可用于向涂层中添加稀土元素。稀土乙醇酸络合物的加入能明显延长涂层的抗氧钝化寿命；稀土元素对SO2有催化还原作用，可抑制镍-铜-磷/二硫化钼电刷镀镀层中二硫化钼的氧化，明显提高镀层的减摩性能，提高耐蚀能力，模具型腔表面的耐磨寿命延长近5倍。
　　
　　2.纳米表面工程技术
　　
　　纳米表面工程是基于纳米材料和其他低维非平衡材料的系统工程，通过特定的加工技术和手段，对固体表面进行强化、改性和超精加工，或赋予表面新的功能。纳米表面工程技术具有巨大的应用前景和市场潜力。
　　
　　(1)制备纳米复合涂层。在传统的电镀液中加入零维或一维纳米粒子粉末材料可以形成纳米复合镀层。模具用铬-DNP纳米复合涂层可延长模具寿命，保持精度不变，长期使用后涂层光滑无裂纹。纳米材料也可用于耐高温的耐磨复合涂层。在镍钨硼非晶复合镀层中加入纳米二氧化锆材料，可以提高镀层在550 ~ 850℃的高温抗氧化性，镀层的耐蚀性提高2 ~ 3倍，耐磨性和硬度也有明显提高。与镍基和铬基钴基复合镀层相比，工件表面的高温耐磨性在500℃以上有很大提高。在传统的电刷镀液中加入纳米粉体材料，也可以制备出性能优异的纳米复合镀层。
　　
　　(2)纳米结构涂层的制备。热喷涂技术是制备纳米结构涂层的一种极具竞争力的方法。与其他技术相比，它具有工艺简单、涂层和基体选择范围广、涂层厚度变化范围宽、沉积速度快、复合涂层容易形成等优点。与传统的热喷涂涂层相比，纳米结构涂层具有显著提高的强度、韧性、耐腐蚀性、耐磨性、热障性、抗热疲劳性等。并且一个涂层可以同时具有上述性质。
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