[发明专利]一种表面双层耐热层压铸模具及其制备方法

说明书

本发明公开了一种表面双层耐热层压铸模具及其制备方法，属于涂层制备技术领域。包括模具基体和由下至上依次设置在模具基体表面的表面改性过渡层和表面附着层；该表面双层结构压铸模具主要通过以下几个步骤完成：模具预处理、模具表面层元素注入、沉积表面附着涂层和冷却。通过该表面双层耐热层结构的保护使得压铸模具耐磨，耐冲击性能增强，保护模具在加工制造过程中的开裂及产生热裂纹，防止热应变导致的模具损坏，同时兼具较高的强度和耐磨性，涂层本身的导热差且抗应变能力强，极大的提高了模具的寿命。

技术领域

本发明属于涂层制备技术领域，具体涉及一种表面双层耐热层压铸模具及其制备方法。

背景技术

压铸是一种利用高压将金属溶液强制压入金属模具内，并在压力下凝固形成铸件的一种精密铸造法。经铸造得到的金属具有低密度，高强度，成型性好，耐腐蚀等优点，采用压铸技术还能够提高材料的利用率，同时能以低成本，高速度和高精度压铸出形状复杂和表面质量好的零部件。压铸模具作为压铸生产的关键设备，其性能的优劣将直接影响铝合金压铸件的质量和成本。热作模具钢是目前应用较广的压铸模具材料。由于压铸模具在使用过程中容易受到腐蚀、冲刷、沾粘等损坏，而且由于在压铸生产中要经受频繁的冷热循环在压铸模具表面易形成疲劳裂纹。虽然目前可通过一定程度的合金成分的调整可在一定程度上提高热作模具钢压铸模具的性能，但其性能仍无法满足实际需要。

通过改善模具的设计和工序控制可以减少次品，极大提高了资源利用率，同时模具的寿命也可以为工业生产节约成本，提升竞争力，决定模具寿命的主要因素有模具材料的选取、模具加工及热处理、压铸生产过程的控制。虽然通过合金成分的调控可在一定程度上提高压铸模具的性能，但是其模具制造技术在防止模具裂纹、防止热应变、同时兼具较高的强度和耐磨性、抗应变能力上仍不理想，有待提高。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种表面双层耐热层压铸模具及其制备方法，能够解决现有的压铸模具抗热裂纹、抗热应变、耐磨性能的不理想及其在压铸生产中要经受频繁的冷热循环压铸模具表面易产生疲劳裂纹的技术问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种表面双层耐热层压铸模具，包括模具基体和由下至上依次设置在模具基体表面的表面改性过渡层和表面附着层；其中：

表面改性过渡层是基于元素加入改变模具基体材料原有微观结构形的表层区域，表面变形过渡层的厚度为0.05～300μm；所述元素为Mo、Cr、C、Si、N、Mn、W、Ta、Nb、Ni、Co和Ti中的一种或几种；

表面附着层是基于材料沉积在模具基体材料表面形成的陶瓷表面附着层，表面附着层的厚度为表面改性过度层厚度的0.05～3倍。

优选地，所述表面附着层为含有氧化铝、氧化锆、TiAlN、TiAlCN、SiC、碳化钛、氧化铬、TiNAlC、氮化钛、氧化钛、ZrB2和其他元素掺杂部分稳定或全稳定的氧化锆中的一种或多种的涂层。

本发明还公开了一种表面双层耐热层压铸模具的制备方法，包括以下步骤：

1)在清洁处理过的模具基体表面进行改性处理，制备厚度为0.05～300μm的表面改性过渡层；

其中，改性处理是将一种或多种组合元素注入模具基体内腔表面改变表层微观结构形成表面改性过渡层，所述元素为Mo、Cr、C、Si、N、Mn、W、Ta、Nb、Ni、Co和Ti中的一种或几种；

2)去除模具表面氧化物，在制得的表面改性过渡层表面采用气相沉积法沉积一层表面附着层，表面附着层的厚度为表面改性过渡层厚度的0.05～3倍；

3)经冷却后，制得表面双层耐热层压铸模具。

优选地，清洁处理是采用溶剂超声波清洗或辉光放电清洁模具基体。