[发明专利]基于激光增材制造技术的具有耐磨涂层的模具的制备方法

说明书

本发明提供了一种基于激光增材制造技术的具有耐磨涂层的模具的制备方法，包括：提供待加工的模具及至少两种成型粉末，将成型粉末分别转移至送粉器进行预加热、保温，所述成型粉末至少包括与所述模具材料一致或组成接近的粉末A及强化粉末B；制定加工程序，将相应的成型粉末依据加工程序送至激光束的辐照位置，并熔化沉积在模具表面，其中，所述加工程序包括将模具表面划分为若干加工区域，且相邻加工区域形成由不同成型粉末熔化沉积得到的涂层；将上述完成激光加工的模具进行热处理后再机加工至目标尺寸，得到成品模具。采用该制备方法，便于制得耐磨性能好且不易剥落的耐磨涂层的模具，解决现有模具寿命短，表面强化工艺复杂的难题。

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种基于激光增材制造技术的具有耐磨涂层的模具的制备方法。

背景技术

材料磨损既造成材料的巨大浪费，又会造成生产效率低下，零件更换频繁以及设备报废等诸多问题，产生巨大的经济损失。H13模具钢广泛应用于制造冲击载荷较大的锻模、热挤压模及压铸模。采用上述模具进行生产加工时，模具受频繁挤压，易磨损；另一方面，若将模具进行表面渗氮处理，其表面硬度过高，易脱落，造成模具提前失效。为此，现阶段的模具要么不进行渗氮处理，要么渗氮处理后，再经过热处理将其硬度降低使用，限制了模具的使用次数和寿命，也对材料本身造成极大的浪费，增加生产成本。

近年来，科研人员和工程技术人员从结构设计或材料性能、表面工程等方面出发，采用多种手段来提高材料的摩擦性能并取得了一定的成果。其中，耐磨涂层设计作为提高材料表面性能的重要手段，并且随着人们对具有优异耐摩擦性能的动物软骨、贝壳等天然材料的深入认识，设计出相应的仿生耐磨涂层。相应的实验结果亦表明，上述仿生耐磨涂层能够获得更佳的耐磨效果，其开发与进一步研究得到广泛的关注。

激光增材制造(Laser Additive Manufacturing，LAM)技术是近20年来信息技术、新材料技术与制造技术多学科融合发展的先进制造技术。其制造原理是材料逐点累积形成面，逐面累积成为体，为材料表面耐磨涂层的制备提供了新的方法与契机。如中国专利CN102453901 B公开一种采用激光熔覆制备油钻杆表面WC合金耐磨带的方法，但熔覆层结构单一，亦未完全解决耐磨合金层与油钻杆表面的结合强度不足及剥落问题。

鉴于此，有必要提供一种新的基于激光增材制造技术的具有耐磨涂层的模具的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有耐磨涂层的模具的制备方法，能够制得耐磨性能好且不易剥落的耐磨涂层的模具，解决现有模具寿命短，模具表面强化工艺复杂的难题。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种基于激光增材制造技术的具有耐磨涂层的模具的制备方法，主要包括：

提供待加工的H13挤压模具，装夹定位；

提供至少两种成型粉末，分别转移至送粉器进行预加热、保温，所述成型粉末至少包括与所述模具材料一致或组成接近的粉末A及强化粉末B，粉末A与强化粉末B的粒度均设置为45-105μm，粉末A为气雾化的H13粉末，强化粉末B包括作为基体的Ni45粉末及作为强化体的WC粉末，且所述WC粉末的含量为10-50wt％；

制定加工程序，将相应的成型粉末依据加工程序送至激光束的辐照位置，并熔化沉积在模具表面，其中，所述加工程序包括将模具表面划分为若干加工区域，且相邻加工区域形成由不同成型粉末熔化沉积得到的涂层；

将上述完成激光加工的模具进行热处理；

将完成热处理的模具机加工至目标尺寸，以得到成品模具。

作为本发明的进一步改进，所述模具采用全新模具或二次模具，所述制备方法还包括去除所述全新模具的表面层或二次模具的工作层，所述表面层的厚度为0.2-0.5mm。