[发明专利]一种模具工作部R角处PVD涂层厚度的无损检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模具工作部R角处PVD涂层厚度的无损检测方法。

背景技术

采用表面PVD（Physical Vapor Deposition）涂层能大幅度地改善和提高模具的表面性能，如硬度、耐磨性、抗摩擦性、耐腐蚀性等，提高模具型腔表面抗擦伤、抗咬合能力等特殊性能。目前PVD涂层已经成为绝大多数模具提高寿命和效率不可缺少的手段，已经在拉伸模具、折弯模具、冷镦模具等方面获得了广泛应用，并取得了良好的效果。这些模具的共同特点就是主要受力部位是R角，工作过程中的拉毛划伤都是从R角处开始的。所以涂层的时候重点就是保证R角部位的PVD涂层厚度和结合力。一般成型类模具R角部位的涂层厚度以单边4～6微米比较合适，既能保证涂层具有高的耐磨性，同时又能保证涂层和基体的结合力良好。

传统的涂层厚度通常采用球磨测厚仪进行测量，其原理是用淬火钢球加上金刚石研磨膏在涂层部位磨出一个斑点，斑点的大小以少许露出基体材料为准，然后通过图像显微镜利用相关软件进行测量并计算获得涂层厚度。这种测量方法具有很大的缺点。首先是破坏性的，需要在涂层部位磨出一个凹斑，所以只能在模具的非工作部位测量（如图1所示，图中1为R角处，2为非工作部位）；其次，模具的工作部位R角处1与非工作部位2的PVD涂层厚度是不一样的（这是由于两处的曲率半径不同造成的）。另外现在虽然有了X射线无损检测方法，但是这种设备价格昂贵（单台价格在80～100万RMB），同时这种设备只能测试很小的样品，一般模具动则几十上百斤，所以这种检测设备对于模具来说根本无用武之地。目前都是通过在模具涂层的时候放置很多小的试验片，利用球磨仪和图像显微镜利用相关软件进行测量试验片涂层的厚度，近似了解模具R角处的涂层厚度，这种做法也确实是无奈之举。

分析看来，如果能够利用破坏性的球磨法测出模具非工作部位的PVD涂层厚度，通过公式直接计算出工作部位R角处的PVD涂层厚度，就是一种非常理想的无损测厚方法。

发明内容

为了解决上述的精确测量所使用的设备昂贵、测量成本高，同时对模具工作部位R角的损坏程度大等问题而提供一种模具工作部位R角处的PVD涂层厚度的无损检测方法，即利用球磨测厚和公式配套的方法，按照这种方法就能够精确获得模具工作部位R角处的PVD涂层厚度，同时对模具工作部位无损伤，同时也降低了检测成本。

本发明的技术方案

一种模具工作部R角处PVD涂层厚度的无损检测方法，包括如下步骤：

（1）、用球磨测厚仪在模具带有PVD涂层的非工作部位研磨直至少许露出基体，并获得1mm左右的一个斑点为止，通过图像显微镜利用相关软件进行测量并计算，将模具非工作部位的PVD涂层厚度设为                                                ；

（2）、将步骤（1）中所得的代入以下公式求得，即为模具工作部位R角处PVD涂层的单面厚度；

式中：

   —模具非工作部位PVD涂层的单面厚度（微米）；

   —模具工作部位R角处PVD涂层的单面厚度（微米）；

    —模具工作部位R角处的圆弧半径（毫米）；

—取常数1毫米；

    —为与模具材料有关的一个常数：对于硬质合金材料，取0.2微米；对于模具钢类材料，取0.4微米。

本发明的有益效果

本发明提供的方法是利用球磨测厚仪测出模具非工作部位PVD涂层厚度，后利用公式直接计算出模具工作部位R角处的PVD涂层厚度，从而减少对模具工作部分的破坏。

同时本发明的模具工作部位R角处的PVD涂层厚度的无损检测方法，具有测量结果精确、误差小于0.1微米。

另外，本发明的检测方法具有测量方法简单，所用设备单一，仅使用球磨测厚仪，在保证检测成本较低的基础上，又保证了测量的精度。

附图说明

图1、带有TiCN涂层的拉伸模具。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。

本发明所用的仪器： 

球磨测厚仪：即CSM球磨型膜厚磨损测试仪，瑞士CSM仪器有限公司生产

图像显微镜（带有测量软件）：型号：4XC-TM，上海永汇仪器有限公司