[發明專利]具有耐磨涂層的成形沖壓模具

無效

• 申請號: 201310043170.3
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103084572A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 薛衛昌
• 申請（專利權）人: 安徽禹恒材料技術有限公司
• 主分類號: B22F3/03
• 分類號: B22F3/03;C23C4/10
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 奚華保;陳進

技術領域：

本發明涉及沖壓模具的制作，具體涉及一種用于粉末冶金成形中的表面具有噴涂陶瓷復合涂層的沖壓模具。

背景技術：

模具在粉末冶金工業中具有極其重要的作用，模具的質量直接決定產品的質量。許多使用粉末冶金工藝制備的工件往往要求在一次成形和燒結后就為成品，不再進行后續機械加工，所以對模具的精度和表面質量具有很高的要求。在模具的制造使用的過程中，模具經常會出現磨損、疲勞失效、產生劃痕、溝槽和壓坑以及加工中的尺寸超差等現象，造成整個模具無法使用。模具的失效不僅影響產品的質量而且增加生產成本，頻繁更換模具更會導致產量下降，給企業帶來巨大的經濟損失。另一方面，由于模具的種類多，標準件少，制造周期長，加工費用高(尤其是精密復雜模具或大型模具)，企業常因模具的失效而減產或停產。因此采用適當的方法提高模具質量、延長模具的使用壽命、降低成本、節約資源，是當前粉末冶金行業面臨的一個重要課題。

現有技術中，用于粉末冶金成形中的沖壓模具材料主要是硬質合金鋼和鎢鋼兩種。硬質合金鋼價格便宜、加工方便，經適當的熱處理后其硬度最高能達到HRC60左右，能滿足一般零部件的沖壓成形。但對精度要求高的零部件，因磨損較大，使用壽命較短，如汽車發動機氣門用沖壓模具，使用硬質合金鋼，其使用壽命只有1-2萬次。鎢鋼材料硬度較高，能達到HRC70以上，其耐磨性能與硬質合金相比有很大提高。將其用作發動機氣門模具時，使用壽命一般能達到5-6萬次。但鎢鋼材料一般為高溫燒結而成，制作工藝復雜，成本很高，限制了其在沖壓模具上的應用。

發明內容：

本發明的目的在于，針對現有技術中的不足，提供一種利用超音速噴涂技術得到的表面具有耐磨涂層的成形沖壓模具，其具有耐磨性能好、表面硬度高、使用溫度高等性能，能滿足各種模具的使用要求。

本發明的技術方案如下：

本發明的具有耐磨涂層的成形沖壓模具，包括有模具基體，其特征在于，在該基體的表面有使用超音速噴涂（HVOF）技術制備得到的兩相結構的陶瓷復合涂層，其中一相是由微米級粉末的碳化鎢（WC）或碳化鉻（Cr₃C₂）構成的陶瓷相，另一相是由微米級粉末的鎳基合金構成的合金相，鎳基合金嵌入在陶瓷相中；其中，陶瓷相和合金相的質量比為?1：（0.1-1），所述陶瓷復合涂層厚度為100-500微米。所述鎳基合金粉末是由鎳（Ni）、鉻（Cr）、鉬（Mo）、鐵（Fe）、鋁（Al）、鈦（Ti）、硼（B）、硅（Si）等元素組成，例如市場上購得的鎳基合金F102（Ni16Cr4B4Si，硬度為HRc?60）粉末或F102Fe（Ni16Cr4B4Si15Fe，硬度為HRc?60）粉末、F103（Ni10Cr1.5B3Si，硬度為HRc?60）粉末等。?

本發明的具有耐磨涂層的成形沖壓模具，其模具基體表面上的陶瓷復合涂層使用超音速噴涂（HVOF）技術制備。HVOF涂層技術，能將超音速火焰中的碳化鎢或碳化鉻陶瓷粉末和鎳基合金粉末熔融并燒結在模具的工作表面，在涂層中的內部壓應力下，鎳基合金嵌入碳化物中形成兩相復合涂層。其中陶瓷相碳化鉻或碳化鎢能提供極高的表面硬度（1000-1200?HV）和極高的附著強度，鎳基合金使得涂層與模具本體形成牢固的結合。

所述陶瓷復合涂層不僅有效改善抗粘連性能，還具有出眾的耐磨性，其磨損度要比現有技術中使用的硬質合金鋼降低70%-80%，比鎢鋼低20-30%。因此這種陶瓷復合涂層能大大延長模具的使用壽命，滿足各種模具的使用要求，還能滿足成形沖壓產品精度穩定性高的要求，有利于提高成形沖壓產品的質量；而且相比之下，它還具有制作工藝較為簡單，成本較低的優點。

附圖說明：

圖1是本發明的具有陶瓷復合涂層的實施例模具的剖面示意圖。

具體實施方式：

實施例1???????陶瓷相和合金相的質量比為4：1

參見圖1，在模具1的金屬基體外表面（工作表面）上有兩相機構的陶瓷復合涂層2，涂層厚度約為200-300微米。該涂層是采用超音速火焰噴涂技術、再經機械加工而成。噴涂用原料是微米級的碳化鎢和鎳基合金（Ni16Cr4B4Si）粉末，其中碳化鎢和鎳基合金粉末的用量比為4：1。

經測試，本實施例的陶瓷兩相結構涂層的性能參數為：表面硬度高于1000?HV；結合強度：高于70?MPa；孔隙率：低于3%；耐磨性能：在同樣摩擦磨損條件下，其磨損量比現有鎢鋼模具降低了20-30%；且加工產品易脫模。