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模具制造表面工程技术的进展

2021-07-27 17:29:28来源: 苏州鼎典教育
模具制造表面工程技术的进展
导读:

模具材料是模具工业的基础,但即使是新型模具材料也难以满足模具综合性能高的要求。采用表面工程技术可以在一定程度上弥补模具材料的不足。那么如何推动模具制造表面工程技术的进步呢

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稀土表面工程技术
 表面工程技术通常采用化学热处理、喷焊、气相沉积、激光镀膜、电沉积等方法添加稀土元素。
  (1)稀土元素对化学热处理的影响主要表现在渗层明显,工艺大大优化;加入少量稀土化合物,可以明显增加渗层的深度,改善渗层的组织和性能。从而提高了模具型腔表面的耐磨性和耐高温氧化的冲击磨损性。
  (2)采用热喷涂和喷焊工艺在涂层中加入稀土元素,可获得模型型腔的组织和性能,使模型型腔表面具有较高的硬度和耐磨性。
  (3)薄膜的性能与薄膜和衬底的强度密切相关。稀土元素的加入有利于提高薄膜与基体的结合强度,薄膜表面密度明显增加。同时,添加稀土元素可以提高薄膜的耐磨性。例如,将超硬tin薄膜(添加稀土元素)应用于模具性能上,可以使模具型腔表面显示出高硬度、低摩擦系数和良好的化学稳定性,提高模具的使用寿命。
  (4)稀土化合物涂层可以大大提高激光辐照能量在模具金属材料表面的吸收率,降低能耗和生产成本,促进激光表面工程技术的发展。激光处理后,涂层的组织和性能明显改善,硬度和耐磨性显著提高,耐磨性比45钢提高5~6倍。CEO热喷涂涂层的激光再溶解进行了2次试验。结果表明,合金层组织发生明显变化,晶粒细化。采用稀土再熔喷焊合金进行激光重熔。稀土化合物颗粒在其中弥散强化,晶界能量降低,晶界耐蚀性提高,型腔表面耐磨性大大提高。有文献报道稀土元素的耐磨性提高了1-4倍。此外,还发现混合稀土化合物的添加效果优于单一稀土化合物。
  (5)可采用电刷镀和电镀的方法在镀层中加入稀土元素。稀土甘草酸配合物的加入显著提高了涂层的抗氧钝化寿命;稀土元素可以通过催化还原的方式还原so2,抑制Ni-cu-p/mos2电刷镀中mos2的氧化,明显提高镀层的减摩性能,提高抗腐蚀能力,使型腔的耐磨寿命延长近5倍。
纳米表面工程技术
 纳米表面工程是以纳米材料等低维非平衡材料为基础,通过特定的加工技术和加工手段对固体表面进行强化、改性、超精细加工,或赋予表面新功能的系统工程。纳米表面工程技术具有广阔的应用前景和市场潜力。
  (1)制备纳米复合涂层。在传统的电镀液中加入零维或一维纳米粉体,可以形成纳米复合镀层。CR-DNP纳米复合涂层可以延长模具的使用寿命,保持模具精度不变,涂层光滑,长期无裂纹。纳米材料也可用于耐高温耐磨复合涂层。如果n-zro在Ni-W-B非晶态复合镀层中加入2纳米粉体,可使镀层在550~850℃的高温抗氧化性能提高2~3倍,耐磨性和硬度也得到显著提高。与镍基和铬基钴基复合镀层相比,在500℃时,工件表面的高温耐磨性有较大提高。在传统的电刷镀液中加入纳米粉体材料,制备出性能优异的纳米复合镀层。
  (2)制作纳米结构涂层。热喷涂技术是制作纳米结构涂层的一种极有竞争力的方法。与其它技术相比,它有许多优越性:工艺简单、涂层和基体选择范围广,涂层厚度变化范围大、沉积速率快,以及容易形成复合涂层等等。与传统热喷涂涂层相比,纳米结构涂层在强度、韧性、抗蚀、耐磨、热障、抗热疲劳等方面都有显著改善,且一种涂层可同时具有上述多种性能。

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