[發明專利]電弧噴涂方法制備的鎳基沖壓模具

無效

• 申請號: 201110150376.7
• 申請日: 2011-06-07
• 公開（公告）號: CN102242330A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 鄭霞
• 申請（專利權）人: 昆山市瑞捷精密模具有限公司
• 主分類號: C23C4/10
• 分類號: C23C4/10;C23C4/18;B21D37/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鎳基沖壓模具，更具體的說，涉及一種電弧噴涂方法制備的鎳基沖壓模具。

背景技術

模具廣泛應用于沖壓成型加工。對于沖壓成型的模具一般需要具有以下性能：

(1)高溫環境下，具有很好的鋼性、耐機械沖擊強度及高的硬度。

(2)在反復以及快速加熱冷卻的熱沖擊下，模具不產生裂紋或變形。

(3)高溫條件下，模具成型表面與成型金屬不發生化學反應。

(4)模具在高溫條件下不會發生高溫氧化現象。

(5)加工性能好，易加工成高精度以及高表面光潔度的表面。

傳統的用于澆注高熔點金屬或玻璃等物質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生高溫氧化，在反復的熱循環作用下，材料的內部晶相結構發生改變，并且表面質量也變差，從而容易導致模具失效。

為了解決上述問題，通常人們會想到使用硬質的金屬氧化物陶瓷顆粒以及超硬的合金被用于制造模具。但是由于所述的材料硬度非常高，很難加工成所需的特定形狀。

為了解決硬質的金屬氧化物陶瓷顆粒難以加工制造模具的技術問題，本申請的發明人應用現有技術中已有的金屬電弧噴涂技術與現有技術中已有的間接制模技術，創造性地提出了一種電弧噴涂快速制模技術。它是以一個實物模型作為母模，以電弧為熱源，通過高速氣流將熔融狀態的金屬材料霧化，并使其噴射、沉積在母模表面上，形成一定厚度的致密的金屬基或陶瓷基涂層，即模具型殼。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種電弧噴涂制備鎳基沖壓模具的方法，該方法可以用來提高鎳基沖壓模具的耐高溫和耐磨性能，并且能夠顯著延長該模具的使用壽命。

本發明的另一個目的還在于提供一種由上述方法制備的鎳基沖壓模具。

為了實現上述目的，本發明首先提供了一種電弧噴涂制備鎳基沖壓模具的方法，其包括以下步驟：

(1)提供一快速原型、過渡模型或產品實物，作為母模；

(2)母模表面進行前處理；

(3)電弧噴涂鎳基粉芯絲材，制備所述的鎳基沖壓模具殼體；

(4)脫去母模以及后處理。

其中，在步驟(1)中所述的母模為快速成型技術得到的塑料模具、石膏模具、木材模具，或者是陶瓷模具或者石墨模具。

其中，在步驟(2)中所述的前處理步驟包括施加脫模劑的步驟；所述的脫模劑可以是機械油、聚乙烯醇等。所述的脫模劑可以采用刷涂或噴霧或浸漬的方式施加于母模的外表面。

其中，在步驟(3)中，所述的鎳基粉芯絲材具有粉芯層和外皮層，其中外皮層為鎳，所述的外皮層的質量占絲材的20-35wt％，粉芯層的組成和含量分別為：TiC：10-15wt％、SiC：10-15wt％、Si₃N₄：5-15wt％、BN：5-15wt％、Cr粉：8-22wt％、Mo粉：10-22wt％、B：3-8wt％和余量的Ni。

其中，在步驟(3)中，電弧噴涂的工藝參數為：工作電壓：20-45V；噴涂距離為：100-200mm；空氣壓力為0.4-0.9MPa；走絲電壓：13-18V。根據需要，噴涂的厚度為2-20mm。

其中優選的所述的陶瓷顆粒(TiC/SiC/Si₃N₄/BN)的平均粒徑小于500um；優選的所述的陶瓷顆粒的平均粒徑小于50um；更優選的，所述的陶瓷顆粒的粒徑為納米級，并且平均粒徑在10-50nm的范圍，最大陶瓷顆粒的粒徑不大于120nm。

其中，在步驟(4)中，包括一個退火處理的步驟，在真空環境或惰性氣體或還原氣體的條件下進行退火處理，其中退火溫度為650-900度，退火保溫時間1-5個小時，升溫或者降溫速率為0.5-5度/秒，以形成穩定的含硬質耐磨相的鎳基殼體。

另外，為了進一步改進質量，還可以在制備的殼體表面通過噴涂、氣相沉積等其它方法施加額外的涂層。

本發明的另一方面，還提供一種通過電弧噴涂制備的鎳基沖壓模具，所述的鎳基沖壓模具通過在母模表面電弧噴涂鎳基粉芯絲材得到。