铝压铸模具表面涂层处理工艺及具有涂层的铝压铸模具制造技术

本发明专利技术涉及一种铝压铸模具表面涂层处理工艺以及具有涂层的铝压铸模具，包括如下步骤：预清洗、脱铝、清洗、脱气、喷砂、粗抛光、等离子渗氮、精抛光、清洗及PVD涂层。本发明专利技术将等离子渗氮和PVD涂层结合起来，使涂层具有硬度高、结合力优异、耐磨性好、耐腐蚀性以及耐高温性好等特点，而在PVD涂层处理前又进行脱铝、脱气、喷砂、抛光等处理，进一步优化涂层的结合力，改善模具表面的使用性能，减少粘铝、热裂纹、腐蚀磨损等问题，大幅度提高铝压铸模具的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
铝压铸模具表面涂层处理工艺及具有涂层的铝压铸模具
：本专利技术涉及模具表面改性
，尤其涉及一种铝压铸模具表面涂层处理工艺及具有涂层的铝压铸模具。
技术介绍
：铝压铸是一种压力铸造的零件，通过铸件模具的压力铸造机械压铸机，把液态的铝或铝合金浇入压铸机的入料口，经压铸机压铸，铸造出模具限制的形状和尺寸的铝零件或铝合金零件，这样的零件通常就被叫做铝压铸。铝压铸模具属于热作模具,使用条件极为恶劣。铝的熔点为660℃，压铸时，铝液温度控制在650-720℃。在不对模具预热的情况下压铸，型腔表面温度由室温升至液温，型腔表面将承受极大的拉应力。开模顶件时，型腔表面又承受极大的压应力。模具经过数千次的压铸后，表面便产生龟裂、微裂纹等缺陷，因此对铝压铸模具表面性能要求极高。常见的铝压铸模具表面改性技术有调质处理、离子渗氮、蒸汽氧化、渗硼处理、热喷涂，PVD涂层等。很多研究者也一直致力于提高铝压铸的使用寿命，现代自动车株式会社的专利技术专利“用于铝压铸模具的涂层材料以及制备该涂层材料的方法”(201210592987.1)就介绍了一种采用PVD技术来提高模具使用寿命的方法。宁波久腾车灯电器有限公司的专利技术专利“一种具有渗镀复合表面涂层的铝压铸模具”(201320825220.9)介绍了采用离子渗氮加非磁控溅射离子镀层的复合处理工艺。也有采用阳极氧化的方法来改善铝压铸模具的使用寿命。
技术实现思路
：本专利技术针对铝压铸模具容易粘铝，产生粘着磨损，高温侵蚀和摩擦性磨损，高温氧化和合金沉积，热裂纹的产生等特点而造成铝压铸模具使用寿命低的问题，为了改善铝压铸模具的使用寿命，本专利技术中提供一种铝压铸模具表面涂层处理工艺，可以显著改善模具的使用寿命。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种铝压铸模具表面涂层处理工艺，主要包括以下步骤：a.预清洗，采用碱液经过喷淋、超声波清洗去除模具表面的油污；b.脱铝，将预清洗好的模具放置在碱液槽中进行脱铝反应，除去模具表面因试模或者加工后残留的铝液成分；c.清洗，脱铝反应完成后进行清洗；f.脱气，铝压铸模具使用后内部不可避免的存在微裂纹或者侵蚀气孔，需要在真空脱气炉内设置一定的条件除去微裂纹或者气孔内残留的油分子、空气等杂质；e.喷砂，将脱气后的模具进行干喷砂处理，除去模具表面的氧化皮、锈质；f.粗抛光，喷砂后进行粗抛光，降低模具表面粗糙度；g.等离子渗氮，对模具进行等离子渗氮，主要增加模具基体的硬度，为后续PVD涂层提供硬度缓冲层，改善模具的抗疲劳性能；h.精抛光，等离子渗氮后对模具进行精抛光，降低模具表面摩擦系数，一方面提高膜基结合力，另一方面有利于压铸模生产进行脱模，不粘料；i.清洗，进行PVD涂层前，需要保证模具表面清洁；j.PVD涂层，清洗后的模具进行装夹进炉，做PVD涂层处理，在模具表面形成一层高硬度、抗氧化性能优异的PVD涂层。优选的，所述步骤b中的脱铝反应所用的碱液为一定浓度的铝酸钠-氢氧化钠溶液，可以有效快速去除铝压铸模具表面残留的铝液成分，一方面使得模具脱铝后露出干净的基体，便于检查模具是否具有裂纹、破损等问题，另一方面，在合适的降温条件下，多次反应后的碱液可以生产Al(OH)3晶体，可以回收利用。优选的，所述步骤c、i中清洗是采用进口的Novatec清洗设备经过喷淋、浸淋、超声、漂洗、干燥等工序，使模具获得清洁的表面。优选的，所述步骤d中的脱气采用真空脱气炉进行，所述的真空条件为真空度小于1*10-4mbar，真空温度300-350℃。优选的，所述步骤e中喷砂采用的是干喷砂工艺。所述的干喷砂工艺采用的是500目的氧化铝砂，喷砂压力为3-4bar。优选的，所述步骤g中的等离子渗氮工艺，所述的等离子渗氮工艺为低温渗氮，渗氮温度为420-440℃，渗氮厚度为50-100μm。优选的，所述步骤h中精抛光，其精抛光后的表面粗糙度达到Ra0.4。优选的，所述步骤j中的PVD涂层采用电弧离子镀技术制备，所述的PVD涂层为AlCr基涂层，涂层厚度为5-10μm。根据上述方法，即可制得使用寿命较长、性能优异的具有涂层的铝压铸模具。本专利技术的有益效果是：本专利技术将等离子渗氮和PVD涂层结合起来，使涂层具有硬度高、结合力优异、耐磨性好、耐腐蚀性以及耐高温性好等特点，而在PVD涂层处理前又进行脱铝、脱气、喷砂、抛光等处理，进一步优化涂层的结合力，改善模具表面的使用性能，减少粘铝、热裂纹、腐蚀磨损等问题，大幅度提高铝压铸模具的使用寿命。附图说明：图1为本专利技术铝压铸模具表面涂层处理工艺的流程图；图2为本专利技术三个实施例所测铝压铸模具与涂层结合力的金相图。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。实施例1：一种铝压铸模具表面涂层处理工艺，如图1所示，包括如下步骤：a.预清洗，采用碱液经过喷淋、超声波清洗去除模具表面的油污；b.脱铝，将预清洗好的模具放置在铝酸钠-氢氧化钠中进行脱铝反应，除去模具表面残留的铝液；c.清洗，脱铝反应完成后采用进口的Novatec清洗设备进行清洗；d.脱气，在真空脱气炉内除去微裂纹或者气孔内残留的油分子、空气等杂质，真空度小于0.8*10-4mbar，真空温度320℃；e.喷砂，将脱气后的模具通过500目的氧化铝砂进行干喷砂处理，喷砂压力为4bar，除去模具表面的氧化皮、锈质；f.粗抛光，喷砂后进行粗抛光，降低模具表面粗糙度；g.等离子渗氮，对模具进行等离子渗氮，渗氮温度为430℃，渗氮厚度为90μm，增加模具基体的硬度，为后续PVD涂层提供硬度缓冲层，改善模具的抗疲劳性能；h.精抛光，等离子渗氮后对模具进行精抛光，其精抛光后的表面粗糙度达到Ra0.4，降低模具表面摩擦系数；i.清洗，进行PVD涂层前，对模具表面进行二次清洁；j.PVD涂层，清洗后的模具进行装夹进炉，采用电弧离子镀做PVD涂层处理，在模具表面形成PVD涂层，涂层厚度为8μm。对该涂层后的铝压铸模具表面涂层性能进行检测，涂层硬度为3350HV0.05，涂层与基体结合力如图2(a)中所示，结合力等级为HF1级，涂层表面摩擦系数为Ra0.2。实施例2：一种铝压铸模具表面涂层处理工艺，如图1所示，包括如下步骤：a.预清洗，采用碱液经过喷淋、超声波清洗去除模具表面的油污；b.脱铝，将预清洗好的模具放置在铝酸钠-氢氧化钠中进行脱铝反应，除去模具表面残留的铝液；c.清洗，脱铝反应完成后采用进口的Novatec清洗设备进行清洗；d.脱气，在真空脱气炉内除去微裂纹或者气孔内残留的油分子、空气等杂质，真空度小于0.6*10-4mbar，真空温度300℃；e.喷砂，将脱气后的模具通过500目的氧化铝砂进行干喷砂处理，喷砂压力为4bar，除去模具表面的氧化皮、锈质；f.粗抛光，喷砂后进行粗抛光，降低模具表面粗糙度；g.等离子渗氮，对模具进行等离子渗氮，渗氮温度为420℃，渗氮厚度为60μm，增加模具基体的硬度，为后续PVD涂层提供硬度缓冲层，改善模具的抗疲劳性能；h.精抛光，等离子渗氮后对模具进行精抛光，其精抛光后的表面粗糙度达到Ra0.4，降低模具表面摩擦系数；i.清洗，进行PVD涂层前，对模具表面进行二次清洁；j.PVD涂层，清洗后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝压铸模具表面涂层处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：a.预清洗，采用碱液经过喷淋、超声波清洗去除模具表面的油污；b.脱铝，将预清洗好的模具放置在碱液中进行脱铝反应，除去模具表面残留的铝液；c.清洗，脱铝反应完成后进行清洗；d.脱气，在真空脱气炉内除去微裂纹或者气孔内残留的油分子、空气杂质；e.喷砂，将脱气后的模具进行喷砂处理，除去模具表面的氧化皮、锈质；f.粗抛光，喷砂后进行粗抛光，降低模具表面粗糙度；g.等离子渗氮，对模具进行等离子渗氮，增加模具基体的硬度，为后续PVD涂层提供硬度缓冲层，改善模具的抗疲劳性能；h.精抛光，等离子渗氮后对模具进行精抛光，降低模具表面摩擦系数；i.清洗，进行PVD涂层前，对模具表面清洁；j.PVD涂层，清洗后的模具进行装夹进炉，做PVD涂层处理，在模具表面形成PVD涂层。

【技术特征摘要】
1.一种铝压铸模具表面涂层处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：a.预清洗，采用碱液经过喷淋、超声波清洗去除模具表面的油污；b.脱铝，将预清洗好的模具放置在碱液中进行脱铝反应，除去模具表面残留的铝液；c.清洗，脱铝反应完成后进行清洗；d.脱气，在真空脱气炉内除去微裂纹或者气孔内残留的油分子、空气杂质；e.喷砂，将脱气后的模具进行喷砂处理，除去模具表面的氧化皮、锈质；f.粗抛光，喷砂后进行粗抛光，降低模具表面粗糙度；g.等离子渗氮，对模具进行等离子渗氮，增加模具基体的硬度，为后续PVD涂层提供硬度缓冲层，改善模具的抗疲劳性能；h.精抛光，等离子渗氮后对模具进行精抛光，降低模具表面摩擦系数；i.清洗，进行PVD涂层前，对模具表面清洁；j.PVD涂层，清洗后的模具进行装夹进炉，做PVD涂层处理，在模具表面形成PVD涂层。2.根据权利要求1所述的铝压铸模具表面涂层处理工艺，其特征在于，所述步骤b中的脱铝反应所用的碱液为铝酸钠-氢氧化钠溶液。3.根据权利要求1所述的铝压铸模具表面涂层处理工艺，其特征在于，所述步骤c、i中清洗是采用清洗设备经过喷淋、浸淋、超声、漂洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘修河，高洁，
申请(专利权)人：江苏苏德涂层有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32