[发明专利]热喷涂纳米复合陶瓷涂层塑料模具及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种塑料模具及是其生产方法，特别是一种热喷涂纳米复合陶瓷涂层塑料模具及其生产方法，属于模具表面改性领域。

背景技术

模具制造是制造业的根基，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯产品中，六到八成的零件都要依靠模具成型。作为模具行业之一的中国塑料模具行业也在快速发展。塑料模具的比例在2000年模具总量中已达到36％，2002年则接近40％，在进出口中的比重更是高达50％～60％，并且随着中国机械、汽车、家电、电子信息和建筑建材等国民经济支柱产业的快速发展，这一比例还将持续提高。从材料种类和生产技术层面上讲，国内市场上注塑模具主要包括由模具钢制成的注塑模具、由淬火、热扩渗技术、堆焊、电镀硬铬以及相关镀模表面改性技术处理过的注塑模具等。经文献检索发现，中国发明专利公司号：CN 1676653A，名称：新型耐腐蚀、耐磨损塑料模具钢4Cr16Mo及其镜面大模块的制备生产方法。该专利提供了一种塑料模具用钢及其制备生产方法，其特征在于化学成分(重量％)为：0.33～0.43％C，0.30～1.00％Mn，0.30～1.00％Si，0.10～1.00％Ni，0.80～1.50％Mo，其余为Fe。采用电炉初炼、炉外真空处理加电渣重熔的双精炼，及必要的模铸钢锭、电渣锭去应力退火，冶炼出成分均匀的电渣锭；然后采用热加工锻造工艺及必要的模块去应力退火，将电渣块加工成大模块；最后采用特殊的热处理模块调质处理工艺，生产硬度30～40HRC的塑料模具钢大模块。经文献检索还发现，中国发明专利号：CN1268772C，名称为：塑料模具钢的贝氏体淬火方法。该专利提供了一种塑料模具钢的贝氏体淬火方法，该发明对中碳、铬、镍、锰、钼预硬型塑料模具钢工作，在奥氏体化后进行空冷，或相当于空冷冷却速度的氮气氛中进行冷却，工件表面和心部均在400℃先后发生转变获得贝氏体组织，并获得硬度为40±HRC范围内的硬度。但是上述专利产品的硬度比较低，最高达40HRC，经一定时间使用后表面会发生锈蚀、表面粗糙，导致脱模性差，既影响了模具的寿命和塑料产品的表面质量，又降低了生产效率，提高了运行成本。现有采用的材料和技术并不能完全市场的实际需求和贴近用户的实际情况，并不能适应高尖端、高精密、高生产效率、长使用寿命、注塑产品高品质的需求。因此，开发新型塑料模具及其表面改性工艺，显著提高其耐蚀性、耐磨性和易脱模性，实现塑料模具的长寿命和塑料产品的高品质，一直是人们努力追求的重要目标。

发明内容

本发明针对现有塑料模具材料及其表面改性技术中的不足和缺陷，提供一种热喷涂纳米复合陶瓷涂层塑料模具及其生产方法，在模具表面形成致密性好、界面结合强度高、高硬度、高耐蚀性的热喷涂纳米复合陶瓷涂层，并通过打磨抛光后，达到规定的表面精度和表面粗糙度，实现塑料产品易脱模和高品质特性以及塑料模具的长寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明的热喷涂纳米复合陶瓷涂层塑料模具由塑料模具钢基体和通过热喷涂技术制备的粘结底层及纳米复合陶瓷工作层组成。钢基体材料可采用模具钢材料或45#钢等非模具钢材料。本发明生产方法为：首先按照规范的热喷涂工艺过程在待修复塑料模具或按规定尺寸加工的塑料模具初型依次制备粘结底层和纳米复合陶瓷涂工作层，然后按照塑料模具的规定尺寸、表面精度和粗糙度等技术要求进行打磨和抛光处理，从而完成热喷涂纳米复合陶瓷涂层塑料模具的整个生产过程。

以下对本发明的热喷涂纳米复合陶瓷涂层塑料模具及其生产方法作进一步的说明，具体内容如下：

(1)热喷涂纳米复合陶瓷涂层塑料模具的材料组成

本发明的热喷涂纳米复合陶瓷涂层塑料模具材料组成依次为模具钢基体以及热喷涂粘结底层和纳米复合陶瓷工作层。塑料模具钢基体采用现有市场上的模具钢材料或已失效待修复的模具钢。粘结底层所采用的热喷涂材料为Ni/Al、Al/Ni或NiCrAl中的一种，厚度为0.05～0.1毫米。纳米复合陶瓷工作层所采用的热喷涂材料为纳米级的三氧化二铬、二氧化钛和二氧化硅复合的大颗粒球形纳米复合热喷涂粉末，涂层厚度为0.2-0.4毫米。组成热喷涂纳米复合陶瓷涂层塑料模具的纳米复合陶瓷工作层的硬度为HRC60-70，耐蚀性能优良。

(2)热喷涂纳米复合陶瓷涂层塑料模具的生产方法

本发明的热喷涂纳米复合陶瓷涂层塑料模具的生产过程为：