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一種具有自潤(rùn)滑涂層的鐵素體不銹鋼沖壓模具的制作方法

文檔序號(hào):3346134閱讀:156來源:國(guó)知局
專利名稱:一種具有自潤(rùn)滑涂層的鐵素體不銹鋼沖壓模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種沖壓模具,更具體的說,涉及一種具有自潤(rùn)滑涂層的鐵素體不銹鋼沖壓模具。
背景技術(shù)
模具廣泛應(yīng)用于沖壓成型加工 。對(duì)于沖壓成型的模具一般需要具有以下性能(I)高溫環(huán)境下,具有很好的鋼性、耐機(jī)械沖擊強(qiáng)度及高的硬度。(2)在反復(fù)以及快速加熱冷卻的熱沖擊下,模具不產(chǎn)生裂紋或變形。(3)高溫條件下,模具成型表面與成型金屬不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(4)模具在高溫條件下不會(huì)發(fā)生高溫氧化現(xiàn)象。(5)加工性能好,易加工成高精度以及高表面光潔度的表面。傳統(tǒng)的用于澆注高熔點(diǎn)金屬或玻璃等物質(zhì)的模具大多采用不銹鋼或者鎳基耐熱合金鋼作為模具材料,但是這種模具容易發(fā)生高溫氧化,在反復(fù)的熱循環(huán)作用下,材料的內(nèi)部晶相結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,并且表面質(zhì)量也變差,從而容易導(dǎo)致模具失效。為了解決上述問題,硬質(zhì)的金屬氧化物陶瓷顆粒以及超硬的合金被用于制造模具。但是由于所述的材料硬度非常高,很難加工成所需的特定形狀。所以以超硬合金或者耐高溫合金為模具基體,在其表面形成耐磨、耐高溫腐蝕或具有其它特殊性能的涂層的復(fù)合結(jié)構(gòu)模具成為行業(yè)發(fā)展的新方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有自潤(rùn)滑功能的鐵素體不銹鋼沖壓模具,該沖壓模具可以用來可提高模具的起模性能以及顯著延長(zhǎng)該模具的使用壽命。為此本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種具有自潤(rùn)滑功能的鐵素體不銹鋼沖壓模具,其具有以下層結(jié)構(gòu)(I) 一種鐵素體不銹鋼沖壓模具作為基底;(2)施加于基底上的中間過渡層,所述的中間層為FeCrAH涂層;(3)施加于中間層上的阻擋層,所述的阻擋層為TiN或者TaN涂層;(4)施加于阻擋層上的具有自潤(rùn)滑功能的涂層,所述的自潤(rùn)滑功能涂層包含BN。其中,所述的鐵素體不銹鋼的組成和成分為Cr :16_23wt%、Ti 0-0. 15wt%, Si 0-1. 0wt%, C 0-0. 015wt%, Nb :0. 3-65wt%, Cu :1. 0-2. 5wt% ;A1 :0. 2-1. 5界七%和余量的Fe以及不可避免的雜質(zhì)。其中,所述的FeCrAH涂層中,F(xiàn)e的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75-83. 5wt%,Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8-15wt%, Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 5-7. 5被%和余量的Y。其中,自潤(rùn)滑功能涂層中,含氮化硼45-78wt%,含硼22_55wt%。其中,中間過渡層的厚度為5um-100um,優(yōu)選其厚度為5um_20um。其中,阻擋層的厚度為10um-50utm,優(yōu)選其厚度為10um_25um。
其中,自潤(rùn)滑涂層的厚度為500um-5mm,優(yōu)選其厚度為2mm-5mm??梢試娡康姆椒ㄐ纬蒄eCrAH涂層,然后在保護(hù)氣氛下退火形成中間過渡層。所述的保護(hù)氣氛退火是指真空退火或惰性氣體退火或者還原氣氛退火,所述的保護(hù)性氣體可以選自由N2、Ar、H2或者它們的任意組合所組成的組中。其中,可以使用固滲的方法形成阻擋層,即首先在通過粉末固體或者液體滲鈦或鉭,然后在含氮?dú)夥罩型嘶?,形成TiN或者TaN涂層。其中,自潤(rùn)滑功能的表面涂層通過噴涂含氮化硼以及硼的粉末形成。噴涂時(shí),其工藝參數(shù)為工作電壓2540V ;噴涂距離為100-250mm ;空氣壓力為O. 5-0. 9MPa。自潤(rùn)滑涂層的厚度為500um-5mm,優(yōu)選其厚度為2mm-5mm。使用中間層可以防止基底層在高溫澆鑄過程發(fā)生高溫氧化現(xiàn)象,另外也加強(qiáng)了基底與涂層之間的粘結(jié)強(qiáng)度,使用阻擋層防止了內(nèi)部的金屬層(基底層和FeCrAH合金層)經(jīng)過擴(kuò)散作用,其中的金屬原子擴(kuò)散至表面的自潤(rùn)滑功能涂層中,損害自潤(rùn)滑功能涂層的 自潤(rùn)滑功能。通過本發(fā)明的方法制備的鐵素體不銹鋼沖壓模具,具有FeCrAlY中間層、TiN或者TaN阻擋層和含有硼的氮化硼涂層,由于基底與涂層之間彼此相鄰設(shè)置且原子結(jié)構(gòu)大致相近,因此,相鄰的涂層不會(huì)因?yàn)樵尤毕莸葐栴},產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力并造成涂層之間粘結(jié)性差的問題,通過本發(fā)明的涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),中間層及阻擋層可以增加含有硼的氮化硼涂層與基底的之間的鐵素體不銹鋼模具之間的粘結(jié)力。并且,本發(fā)明的自潤(rùn)滑涂層中,除了作為硬質(zhì)相的氮化硼之外,還有特定數(shù)量的硼,可以降低表面涂層的內(nèi)部應(yīng)力及其摩擦系數(shù)。因此,采用本申請(qǐng)所述結(jié)構(gòu)的模具,可增加模具的使用壽命及其使用性能。
具體實(shí)施例方式以下將通過典型的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出進(jìn)一步的說明。申請(qǐng)人需要強(qiáng)調(diào)的是,以下實(shí)施例僅僅是為了詳細(xì)說明發(fā)明的內(nèi)容的需要,而不能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明要求保護(hù)的范圍,以權(quán)利要求書所限定的技術(shù)方案為準(zhǔn)。實(shí)施例I模具I :第一層鐵素體不銹鋼沖壓模具基底,其中所述的鐵素體不銹鋼的組成和成分為Cr 16wt%, Ti 0. 15wt%, Si :0. 5wt%, C :0. OlOwt%、Nb :0. 5wt%, Cu :2. 5wt% ;A1 I. 5wt5^^P余量的Fe以及不可避免的雜質(zhì)。第二層=FeCrAH中間過渡層,F(xiàn)e的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75Wt%,Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15wt%,Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7. 5被%和余量的Y。FeCrAlY中間過渡層的厚度為5um。第三層TaN阻擋層,TaN阻擋層的厚度為15um。第四層自潤(rùn)滑功能涂層,其中含氮化硼70Wt%,含硼30Wt%。自潤(rùn)滑功能涂層的厚度為1mm。實(shí)施例2模具2 第一層鐵素體不銹鋼沖壓模具基底,其中所述的鐵素體不銹鋼的組成和成分為Cr 17wt%> Ti 0. IOwt%> Si :0. 80wt%>Nb :0. 60wt%> Cu :2· Owt% ;A1 :0· 8wt%和余量的Ni以及不可避免的雜質(zhì)。第二層=FeCrAH中間過渡層,F(xiàn)e的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為78Wt%,Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為IOwt%, Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7. 5被%和余量的Y。FeCrAlY中間過渡層的厚度為10um。第三層TiN阻擋層,TiN阻擋層的厚度為10um。第四層自潤(rùn)滑功能涂層,其中含氮化硼62wt%,含硼38wt%。自潤(rùn)滑功能涂層的厚度為I. Omm。實(shí)施例3
模具3:第一層鐵素體不銹鋼沖壓模具基底,其中所述的鐵素體不銹鋼的組成和成分為Cr 18wt%,Ti 0. 12wt%, Si :0. 75wt%、或 C :0. 005wt%,Nb :0. 45wt%,Cu :1. 5wt% ;A1 0. 9 1:%和余量的Fe以及不可避免的雜質(zhì)。第二層=FeCrAH中間過渡層,F(xiàn)e的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為79Wt%,Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14wt%,Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4. 5被%和余量的Y。FeCrAlY中間過渡層的厚度為15um。第三層TaN阻擋層,TaN阻擋層的厚度為15um。第四層自潤(rùn)滑功能涂層,其中含氮化硼65wt%,含硼35wt%。自潤(rùn)滑功能涂層的厚度為I. 5mm。實(shí)施例4模具4 第一層鐵素體不銹鋼沖壓模具基底,其中所述的鐵素體不銹鋼的組成和成分為Cr 20wt% > Ti 0. 15wt% > Si 0. 9wt% > Nb 0. 55wt% > Cu :2. Owt% ;A1 :0. 7wt%和余量的Fe以及不可避免的雜質(zhì)。第二層=FeCrAH中間過渡層,F(xiàn)e的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為81被%,Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13wt%,Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3. 5被%和余量的Y。FeCrAlY中間過渡層的厚度為20um。第三層TiN阻擋層,TiN阻擋層的厚度為20um。第四層自潤(rùn)滑功能涂層,其中含氮化硼72wt%,含硼28wt%。自潤(rùn)滑功能涂層的厚度為2. Omm。實(shí)施例5模具5 第一層鐵素體不銹鋼沖壓模具基底,其中所述的鐵素體不銹鋼的組成和成分為Cr 22wt% > Ti :0. IOwt% > Si I. Owt% > Nb :0. 50wt% > Cu I. 5wt% ;A1 :0. 8wt%和余量的Fe以及不可避免的雜質(zhì)。第二層=FeCrAH中間過渡層,F(xiàn)e的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為82Wt%,Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12wt%,Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4. 5被%和余量的Y。FeCrAlY中間過渡層的厚度為25um。第三層TaN阻擋層,TaN阻擋層的厚度為25um。第四層自潤(rùn)滑功能涂層,其中含氮化硼78wt%,含硼22wt%。自潤(rùn)滑功能涂層的厚度為2. 5mm。
權(quán)利要求
1.一種具有自潤(rùn)滑功能的鐵素體不銹鋼沖壓模具,其具有以下層結(jié)構(gòu) (1)一種鐵素體不銹鋼沖壓模具作為基底; (2)施加于基底上的中間過渡層,所述的中間過渡層為FeCrAH涂層; (3)施加于中間層上的阻擋層,所述的阻擋層為TiN或者TaN涂層; (4)施加于阻擋層上的自潤(rùn)滑功能涂層,所述的自潤(rùn)滑功能涂層包含BN。
2.權(quán)利要求I所述的鐵素體不銹鋼沖壓模具,其特征在于所述的FeCrAH涂層中,F(xiàn)e的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75-83. 5wt%,Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8_15wt%,Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 5-7. 5被%和余量的Y。
3.權(quán)利要求I所述的鐵素體不銹鋼沖壓模具,其特征在于其中所述的粉末中,含氮化硼45-78wt%,含硼22-55wt%0
4.權(quán)利要求I所述的鐵素體不銹鋼沖壓模具,其特征在于所述的中間過渡層的厚度為5um-100umo
5.權(quán)利要求5所述的鐵素體不銹鋼沖壓模具,其特征在于所述的中間過渡層的厚度為5um_20umo
6.權(quán)利要求I所述的鐵素體不銹鋼沖壓模具,其特征在于所述的阻擋層的厚度為10um_50umo
7.權(quán)利要求6所述的鐵素體不銹鋼沖壓模具,其特征在于所述的阻擋層的厚度為10um_25umo
8.權(quán)利要求I所述的鐵素體不銹鋼沖壓模具,其特征在于所述的自潤(rùn)滑功能涂層的厚度為 100um_5mm。
9.權(quán)利要求6所述的鐵素體不銹鋼沖壓模具,其特征在于所述的自潤(rùn)滑功能涂層的厚度為 2mm-5mm。
10.權(quán)利要求I所述的鐵素體不銹鋼沖壓模具,其特征在于所述的鐵素體不銹鋼的組成和成分為Cr 16-23wt Ti :0-0. 15wt Si :0-1. Owt %、C :0-0. 015wt Nb .0. 3-65wt%,Cu 1. 0-2. 5wt% ;A1 :0. 2-1. 5界七%和余量的Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有自潤(rùn)滑功能的鐵素體不銹鋼模具,其具有以下層結(jié)構(gòu)一種鐵素體不銹鋼模具作為基底;施加于基底上的中間過渡層,所述的中間層為FeCrAlY涂層;施加于中間層上的阻擋層,所述的阻擋層為TiN或者TaN涂層;施加于阻擋層上的具有自潤(rùn)滑功能的涂層,所述的自潤(rùn)滑功能涂層包含BN。采用本申請(qǐng)所述結(jié)構(gòu)的模具,可增加模具的使用壽命及其使用性能。
文檔編號(hào)C22C38/18GK102825135SQ20111016161
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者鄭霞 申請(qǐng)人:昆山市瑞捷精密模具有限公司
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