[发明专利]一种高强合金与耐热陶瓷叠层涂层压铸模具及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高强合金与耐热陶瓷压铸模具，包括模具基体和表面附着层两部分，表面附着层包含高强合金层和耐热陶瓷层；所述高强合金层的屈服临界应变值高于其加热过程中的热膨胀应变，或者高于其残余应变与其加热过程中热膨胀应变的代数和；所述耐热陶瓷层在低于800℃的工作环境下，能够保持室温状态下的强度、硬度及化学稳定性。制造步骤为：a去除氧化膜，清洗模具基体。b采用喷涂技术制备高强合金层。c制备耐热陶瓷层。d冷却。通过制备该种高强合金与耐热陶瓷叠层涂层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

本发明属于合金/陶瓷叠层涂层压铸模具及其制造技术领域，具体涉及一种高强合金与耐热陶瓷叠层涂层压铸模具及其制备方法。

背景技术

在压铸生产中模具损坏最常见的形式是裂纹、开裂，启动是导致模具损坏的主要原因，热、机械、操作冲速都是产生应力之源，包括机械应力和热应力，应力产生于模具加工制造过程中。压铸的基本原理是在高压下将熔融金属逼进永久性模具中，在模具中它迅速地凝固成为预定形状的产品。

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提高目前应用最为广泛的压铸模具的性能，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、抗应变能力上仍有待提高。

若对压铸模具进行适当的表面处理，可在一定程度上提高模具的抗热裂纹、抗热应变、耐磨性能，从而提高模具的质量和使用寿命。模具表面可通过渗硼、渗氮处理，处理后可以提高模具的耐磨性能，表面熔覆合金涂层能提高模具的抗热裂纹、抗热应变性能，可提高模具的耐热疲劳性能，但是由于渗硼层自身脆性较大、结构不致密以及渗层较薄，在使用过程中易发生涂层失效。熔覆合金涂层由于涂层容易产生气孔，涂层与基体的粘结强度不高，所以涂层与基体的结合强度及其抗热裂纹、抗热应变、耐磨性能有待进一步提高。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高强合金与耐热陶瓷叠层涂层压铸模具及其制备方法，能够解决现有压铸模具中的抗热裂纹、抗热应变、耐磨性能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：

一种高强合金与耐热陶瓷叠层涂层压铸模具，包括模具基体和其上方的表面附着层，表面附着层由下至上依次为高强合金层和耐热陶瓷层；其中：

所述高强合金层的屈服临界应变值高于其加热过程中的热膨胀应变，或者高于其残余应变与其加热过程中热膨胀应变的代数和；

所述耐热陶瓷层在低于800℃的工作环境下，能够保持室温状态下的强度、硬度及化学稳定性。

优选地，所述高强合金层的临界屈服应变大于其加热过程中热膨胀应变的110%。

优选地，高强合金层为含有钨、铍青铜和钛合金中的一种或几种成分的合金涂层。

优选地，耐热陶瓷层为含有ZrO₂、Al₂O₃、氮化铝、氮化硼、氮化硅、SiC、TiN、碳化钛、碳化硅、氧化铬、TiAlC、TiAlCN、氮化钛、氧化钛、ZrB₂和碳化钨中的一种或多种成分的合金涂层。

优选地，高强合金层的厚度为0.5~5μm，耐热陶瓷层的厚度为100nm~2μm。

本发明还公开了一种高强合金与耐热陶瓷叠层涂层压铸模具的制备方法，包括以下步骤：