[发明专利]冷冲模具及其制备方法

权利要求书

1.一种冷冲模具，在其工冲面具有耐磨涂层，其特征在于：所述耐磨碳化物涂层为TiC致密陶瓷层。

2.如权利要求1所述的冷冲模具，其特征在于：TiC致密陶瓷层为准单晶相，所述准单晶相是指，介于多晶相与单晶相之间，相较于多晶相，晶向一致性高、晶界明显减少，并且原子排列比较有序的显微组织。

3.如权利要求1或2所述的冷冲模具，其特征在于：沿涂层纵向剖面，其厚度为70-200μm，优选为100-200μm，更优选为120-200μm，其中优选的，TiC的体积分数大于80％，优选大于90％，优选地，TiC粒径为8-50μm，优选为10-50μm。

4.一种冷冲模具，在其凹模刃口表面具有梯度复合涂层，其特征在于：所述梯度复合涂层为碳化物涂层，包括依次呈梯度分布的TiC致密陶瓷层、微米TiC陶瓷层、TiC与基体的融合层。

5.如权利要求4所述的冷冲模具，其特征在于：TiC致密陶瓷层为准单晶相，所述准单晶相是指，介于多晶相与单晶相之间，相较于多晶相，晶向一致性高、晶界明显减少，并且原子排列比较有序的显微组织。

6.如权利要求4或5所述的冷冲模具，其特征在于：沿TiC致密陶瓷层纵向剖面，其厚度为70-200μm，优选为100-200μm，更优选为120-200μm；其中TiC的体积分数大于80％，优选大于90％；优选地，TiC粒径为8-50μm，优选为10-50μm。

7.如权利要求4-6之一所述的冷冲模具，其特征在于：沿微米TiC陶瓷层纵向剖面，其厚度为50-150μm，优选为70-150μm，更优选为80-150μm，优选的，TiC的体积分数大于80％，优选大于90％，优选的，TiC的粒径为5-15μm，优选为6-12μm，更优选为8-10μm。

8.如权利要求4-7之一所述的冷冲模具，其特征在于：沿TiC与基体的融合层纵向剖面，其厚度为50μm-200μm，优选100-200μm，优选的，其中TiC的体积分数为20％-80％，优选为50％-85％，该层中优选的，TiC的粒径为1-10μm，优选为2-8μm。

9.如权利要求4-8之一所述的冷冲模具，其特征在于：梯度复合涂层总厚度为170-550μm，优选在300-550μm。

10.如权利要求4-9之一所述的冷冲模具，其特征在于：基体组织根据热处理不同为珠光体、马氏体、铁素体、贝氏体、奥氏体和索氏体中的一种或几种；优选地，该梯度复合涂层被施加于碳钢表面。

11.一种如权利要求1-3之一所述冷冲模具的制备方法，其特征在于，凹模模具刃口表面具有耐磨涂层，包括如下步骤：

1)、先准备一钛板，优选地，其中钛的纯度应控制在99.7-99.99％；优选地，所述钛板的厚度控制在0.2-3mm；优选地，所述钛板先被加以表面处理；

2)、按照冷冲模具凹模尺寸制作冷冲模具凹模消失模，根据冷冲模具凹模的工作受力状况，其主要磨损的部位是凹模刃口表面，据此在凹模消失模的刃口表面固定钛板，然后在钛板表面固定外部碳源；优选地，用聚苯乙烯泡沫塑料制作冷冲模具凹模消失模；优选地，所述外部碳源为三级以上的石墨纸，纯度99％，厚度为0.1-0.35mm，使其与钛板紧密结合；

3)按照冷冲模具凹模尺寸，制作砂型；优选地，用CO₂水玻璃硬化砂、覆膜砂、自硬树脂砂或潮模砂制作砂型；

4)、将碳钢基材冶炼为钢液；优选地，温度控制在1610-1630℃；

5)、采用消失模真空吸铸工艺，将上述钢液浇入上述放置有冷冲模具凹模消失模、钛板和碳源的砂型内，待钢液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，获得冷冲模具凹模基体为碳钢，凹模刃口表面为碳钢与钛板的复合体；优选地，浇注温度控制在1610-1630℃；更优选地，浇注时间为40-50秒为宜；进一步优选地，一分钟后，在冒口补浇，室温冷却；

6)、将浇铸完得到的冷冲模具凹模复合体放入具有保护气氛的保温炉内保温，最后随炉冷却至室温，从而在凹模刃口表面形成耐磨涂层，而冷冲模具凹模基体仍为碳钢基体；

其中，耐磨涂层为TiC致密陶瓷层。