[發明專利]一種型材擠壓模具表面強化復合材料制備方法

有效

• 申請號: 201510524964.0
• 申請日: 2015-08-25
• 公開（公告）號: CN105154957B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 徐淑波;任國成;景財年;林曉娟;范小紅
• 申請（專利權）人: 福建省諾希科技園發展有限公司
• 主分類號: C25D13/02
• 分類號: C25D13/02;C22C19/05
• 代理公司: 福州市鼓樓區鼎興專利代理事務所(普通合伙) 35217
• 代理人: 傅契克

本發明涉及模具鋼材料領域，特別是一種型材擠壓模具表面強化復合材料制備方法。將表面涂覆超細混合粉末層與型材擠壓模具一同置入燒結爐中保持1400℃，表面涂覆混合粉末層發生物理化學反應生成多相組織復合材料層，多相組織復合材料層包括碳納米管NTS、SiO₂、ZrO₂、TiO₂、SiC，晶粒尺寸分布于亞微米至納米之間。表面涂覆混合粉末層發生物理化學反應，物理化學反應完成后，生成多相組織復合材料層，解決了外加復合材料層與基體合金潤濕性差、易發生界面反應以及組織穩定性差等問題，尤其適合于型材擠壓模具等方面的應用。

技術領域

本發明涉及模具鋼材料領域，特別是一種型材擠壓模具表面強化復合材料制備方法。

背景技術

黑色金屬擠壓工藝最早應用于軍事工業，二戰結束后，擠壓工藝得到了長足的進展，成為工業生產中的重要環節，尤其是型材擠壓工藝得到了快速發展，從建筑鋁型材到高速列車車體的廣泛應用。目前，型材擠壓模具的使用壽命占整個型材產品成本的比重為22%，型材擠壓模具由于擠壓過程受力條件極為惡劣，型材擠壓模具經常因為產生過量磨損而報廢，型材擠壓模具材料要求高的硬度、強度韌性和耐磨性其中硬度高（HRC≥58-64），才能保證模具在被加工材料產生變形時，模具本身不產生變形和開裂，高的耐磨性是模具長期使用不走形。高耐磨性是以高硬度為基礎的。同時要求有足夠的強度與韌性，高的強度會提高模具的變形抗力，高的韌性防止沖擊載荷下的脆斷。還要求有良好的疲勞性能和良好的抗咬合能力。傳統的型材擠壓模具材料主要通過添加Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe金屬元素達到提高硬度，強度和耐磨性的目的。目前建筑用型材和高速列車車體高端型材需求量非常大，型材擠壓技術發展非常迅速，但是型材擠壓成形比一般擠壓需要的載荷力更大，開發高強度高耐磨型材擠壓模具材料十分必要。目前世界上主要開了4Cr5MoSiV1、3Cr2W8V等合金鋼用于型材擠壓成形，但是存在模具使用壽命短的問題。在專利申請號001171488的專利中提出了一種加稀土金屬鈮或加鋁的中合金鉻系熱作模具鋼，通過增加合金元素的合金化手段，上述專利通過添加稀有金屬增加了模具成本，同時提高耐磨性非常有限。

基于上述目的，型材擠壓模具表面強化可有效改善型材擠壓模具性能，從而延長其在型材擠壓過程中的壽命的有效方法。目前，在諸多表面強化方法中，基本可以分為兩類，一類是擴散覆層，另一類是熔覆層。擴散覆層表面強化的常用方法主要包括：陽極氧化、鉻酸鹽化學氧化、物理氣相沉積、化學氣相沉積、電弧噴涂、電鍍以及微弧氧化等。但這些方法獲得的強化層較薄，不致密，強化層與基體之間屬機械結合界面或擴散結合界面，結合強度不高，容易產生開裂、脫落，直接導致耐磨性能的降低。熔覆層表面強化的典型手段是激光表面處理，可以在型材擠壓模具表面上獲得厚而致密的強化層，且強化層與基體間屬冶金結合，結合強度高，同時表面強化只對表層起作用，不影響基體的性質。但該類熔覆層表面強化技術均屬于局部加熱，且型材擠壓模具的導熱系數大，因此熔覆層至基體熱影響區容易產生較大的溫度應力而出現微裂紋、氣孔等缺陷，導致不能發生良好的冶金結合。由于上述方法存在的問題，因此，本發明采用一種型材擠壓模具表面強化復合材料制備方法，通過在型材擠壓模具表面形成一種高強度的復合材料層，從而達到提高型材擠壓模具表面硬度，強度和耐磨性。

發明內容

本發明專利的目的是：本發明的目的是要提供一種型材擠壓模具表面強化復合材料制備方法，通過在型材擠壓模具表面形成一種高強度的復合材料層，從而達到提高型材擠壓模具表面硬度，強度和耐磨性，較傳統的4Cr5MoSiV1、3Cr2W8V等合金鋼的強度、韌性、硬度和疲勞性能大幅提升。