[發明專利]冷沖模具及其制備方法

有效

• 申請號: 201410659867.8
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104525681A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 許云華;趙娜娜;盧正欣;梁淑華;燕映霖;鐘黎聲;葉芳霞;任冰;鄒軍濤;肖鵬
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B21D28/14
• 分類號: B21D28/14;B21D28/34;B21D37/20;B26F1/14;B26F1/44;B23P15/24
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

1.一種冷沖模具，在其工沖面具有耐磨涂層，其特征在于：所述耐磨碳化物涂層為WC致密陶瓷層。

2.如權利要求1所述的冷沖模具，其特征在于：WC致密陶瓷層為準單晶相，所述準單晶相是指，介于多晶相與單晶相之間，相較于多晶相，晶向一致性高、晶界明顯減少，并且原子排列比較有序的顯微組織。

3.如權利要求1或2所述的冷沖模具，其特征在于：沿涂層縱向剖面，其厚度為50-180μm，優選為100-180μm，優選的，WC的體積分數大于80％，優選大于85％，優選的，WC的粒徑為10-50μm，優選為20-50μm。

4.一種冷沖模具，在其凹模刃口表面具有梯度復合涂層，其特征在于：所述梯度復合涂層為碳化物涂層，包括依次呈梯度分布的WC致密陶瓷層、微米WC陶瓷層、WC與基體的融合層。

5.如權利要求4所述的冷沖模具，其特征在于：WC致密陶瓷層為準單晶相，所述準單晶相是指，介于多晶相與單晶相之間，相較于多晶相，晶向一致性高、晶界明顯減少，并且原子排列比較有序的顯微組織。

6.如權利要求4或5所述的冷沖模具，其特征在于：沿WC致密陶瓷層縱向剖面，其厚度為50-180μm，優選為100-180μm；其中WC的體積分數大于80％，優選大于85％；優選地，WC粒徑為10-50μm，優選為20-50μm。

7.如權利要求4-6之一所述的冷沖模具，其特征在于：沿微米WC陶瓷層縱向剖面，其厚度為70-180μm，優選為130-180μm，優選的，WC的體積分數大于75％，優選大于80％，優選的，WC的粒徑為5-30μm，優選為6-25μm。

8.如權利要求4-7之一所述的冷沖模具，其特征在于：沿WC與基體的融合層縱向剖面，其厚度為60μm-300μm，優選100-300μm，優選的，其中WC的體積分數大于40％，優選大于80％，，該層中優選的，WC的粒徑為1-20μm，優選為5-10μm。

9.如權利要求4-8之一所述的冷沖模具，其特征在于：梯度復合涂層總厚度為180-660μm，優選在330-660μm。

10.如權利要求4-9之一所述的冷沖模具，其特征在于：基體組織根據熱處理不同為珠光體、馬氏體、鐵素體、貝氏體、奧氏體和索氏體中的一種或幾種；優選地，該梯度復合涂層被施加于碳鋼表面。

11.一種如權利要求1-3之一所述冷沖模具的制備方法，其特征在于，凹模模具刃口表面具有耐磨涂層，包括如下步驟：

1)、先準備一鎢板，優選地，其中鎢的純度控制在99.7-99.99％；優選地，所述鈦板的厚度控制在0.2-3mm；優選地，所述鎢板先被加以表面處理；

2)、按照冷沖模具凹模尺寸，用聚苯乙烯泡沫塑料制作冷沖模具凹模消失模，根據冷沖模具凹模的工作受力狀況，其主要磨損的部位是凹模刃口表面，據此在凹模消失模的刃口表面固定鎢板，然后在鎢板表面固定外部碳源；優選地，用聚苯乙烯泡沫塑料制作冷沖模具凹模消失模；優選地，所述外部碳源為三級以上的石墨紙，純度99％，厚度為0.1-0.35mm，使其與鎢板緊密結合；

3)按照冷沖模具凹模尺寸，制作砂型；優選地，用CO₂水玻璃硬化砂、覆膜砂、自硬樹脂砂或潮模砂制作砂型；

4)、將碳鋼基材冶煉為鋼液；優選地，溫度控制在1610-1630℃；

5)、采用消失模真空吸鑄工藝，將上述鋼液澆入上述放置有冷沖模具凹模消失模、鎢板和碳源的砂型內，待鋼液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，獲得冷沖模具凹模基體為碳鋼，凹模刃口表面為碳鋼與鎢板的復合體；優選地，澆注溫度控制在1610-1630℃；更優選地，澆注時間為40-50秒為宜；進一步優選地，一分鐘后，在冒口補澆，室溫冷卻；

6)、將澆鑄完得到的冷沖模具凹模復合體放入具有保護氣氛的保溫爐內保溫，最后隨爐冷卻，從而在凹模刃口表面形成耐磨涂層，而冷沖模具凹模基體仍為碳鋼基體；優選地，室溫冷卻；

其中，耐磨涂層為WC致密陶瓷層。