[發(fā)明專利]一種熱作模具鋼高耐磨高耐蝕保護(hù)層的制備方法

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• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111004991A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭西
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽旭通網(wǎng)絡(luò)科技有限公司
• 主分類號: C23C4/129
• 分類號: C23C4/129;C23C4/06;C23C8/22;C23C8/80;C23C28/04;C23F17/00
• 代理公司: 北京和鼎泰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11695
• 代理人: 何曉麗

本發(fā)明提供了一種熱作模具鋼高耐磨高耐蝕保護(hù)層的制備方法，涉及模具鋼技術(shù)領(lǐng)域，所述保護(hù)層的制備方法包括以下步驟：(1)表面凈化處理、表面粗化處理；(2)預(yù)熱處理，然后采用超音速火焰噴涂方法噴涂涂層，壓縮空氣冷卻；噴涂粉末由以下重量百分比的成分組成：WC：55?64％，TaC：12?18％，VC：3?4.5％，納米稀土氧化物：0.8?1.5％，余量為NiCr；(3)滲碳處理；淬火、回火。本發(fā)明通過對熱作模具鋼進(jìn)行表面粗化處理、超音速火焰噴涂、滲碳處理、淬火、回火，可使熱作模具鋼的表面形成高耐磨高耐蝕涂層，且涂層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度高，可對熱作模具鋼形成極佳的表面防護(hù)與強(qiáng)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模具鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱作模具鋼高耐磨高耐蝕保護(hù)層的制備方法。

背景技術(shù)

熱作模具鋼在模具工業(yè)中是非常重要的鋼種，主要用于將再結(jié)晶溫度以上的金屬壓制成工件，一般包括熱擠壓模、熱鍛模、壓鑄模以及等溫鍛造模具等。相對于冷作模具而言，熱作模具鋼表面既要受到高強(qiáng)度的交變應(yīng)力，又要與高溫材料反復(fù)接觸，在如此苛刻的工作環(huán)境下，模具的使用壽命普遍較短，鋼體表面容易出現(xiàn)開裂、塑性變形以及磨損等，最終使熱作模具失效。

熱作模具在服役一段時間后，不可避免地會出現(xiàn)失效。一些精密、復(fù)雜的大型模具或進(jìn)口模具如果因?yàn)榫植繐p傷而報(bào)廢，不僅重新加工模具需要時間，而且由于這些模具的生產(chǎn)成本較高，還會大大增加企業(yè)的負(fù)擔(dān)，浪費(fèi)資源。如果可以對熱作模具表面進(jìn)行強(qiáng)化或者應(yīng)用模具修復(fù)技術(shù)對失效的模具表面進(jìn)行修復(fù)，將大大提高模具的壽命，節(jié)約資源，降低成本。目前，常用的熱作模具鋼表面強(qiáng)化技術(shù)包括常規(guī)的化學(xué)熱處理、電弧堆焊、激光熔覆及熱噴涂等。

熱噴涂技術(shù)是一種應(yīng)用較廣的表面強(qiáng)化技術(shù)，它是將噴涂線材或粉末等材料依靠某種熱源被加熱至熔化或半熔化形態(tài)，在高速、高溫焰流或氣流的推動下，將其霧化并以一定速度撞擊到預(yù)處理過的基體表面，沉積而形成某種性能(如耐磨、抗氧化等)涂層的一種表面強(qiáng)化和表面防護(hù)技術(shù)

與其它表面強(qiáng)化技術(shù)相比，熱噴涂技術(shù)具備應(yīng)用范圍廣、涂層功能和噴涂方法多、沉積速度快、生成效率高、涂層厚度范圍寬、對基材熱影響較小、可噴涂成型和部件修復(fù)等特點(diǎn)，被廣泛的用于交通運(yùn)輸、航空航天、能源工業(yè)、電子電器、輕工、紡織、醫(yī)學(xué)生物、建筑、水利等眾多領(lǐng)域。目前已經(jīng)形成了多種成熟的噴涂技術(shù)，主要包括：等離子噴涂、火焰噴涂、電弧噴涂和其他噴涂四個大類。

超音速火焰噴涂是上個世紀(jì)80年代興起的熱噴涂技術(shù)，因其制備的涂層具有較好的微觀組織以及優(yōu)良的力學(xué)性能有特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在航空、冶金、石油化工、包裝印刷等領(lǐng)域得到，近年來，超音速火焰噴涂技術(shù)發(fā)展迅速，成為熱噴涂技術(shù)中最活躍的一種噴涂方法。超音速火焰噴涂技術(shù)是在爆炸噴涂技術(shù)上的優(yōu)化，其特點(diǎn)是在高壓、高速的情況下將大量燃?xì)夂椭細(xì)怏w氧氣供給噴槍，使燃燒的火焰通過纖細(xì)的噴嘴形成超音速射流噴出，燃燒火焰流速度可達(dá)到1500-2800m/s，火焰溫度比等離子噴涂低，一般在3000℃左右。粉末被送入運(yùn)動的火焰中，在火焰中被加熱、加速，粒子的飛行速度大大高于一般的熱噴涂，粉末的粒子高速噴射到金屬基體上，從而形成致密的涂層。表面噴涂復(fù)合材料可顯著提高基體材料的耐磨性，噴涂工藝也適用于模具制造工藝過程。

其中WC-Co(Cr)粉末的熱噴涂涂層，由于其良好的硬度和韌性，廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)中領(lǐng)域，以增強(qiáng)基體金屬的耐磨性能及磨損部件的修復(fù)。但因超音速噴涂的WC-Co(Cr)涂層與基材的結(jié)合方式以機(jī)械結(jié)合為主，在長期高溫、高壓環(huán)境下，涂層與基材的結(jié)合強(qiáng)度下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種熱作模具鋼高高耐磨高耐蝕保護(hù)層的制備方法，通過對熱作模具鋼進(jìn)行表面粗化處理、超音速火焰噴涂、滲碳處理、淬火、回火，可使熱作模具鋼的表面形成高耐磨高耐蝕涂層，且涂層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度高，可對熱作模具鋼形成極佳的表面防護(hù)與強(qiáng)化。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種熱作模具鋼高耐磨高耐蝕保護(hù)層的制備方法，包括以下步驟：