[发明专利]压铸模具、其表面处理方法、及应用

说明书

本发明提供一种压铸模具的表面处理方法、压铸模具、及其应用。其中，表面处理方法包括如下步骤：步骤S1，对所述压铸模具的表面进行一次渗氮，以在所述压铸模具的表面形成渗氮层，所述渗氮层包括位于表层的氮化白层及位于所述氮化白层内侧的扩散层；步骤S2，对所述渗氮层进行激光淬火，使得氮原子向内部扩散从而增加所述扩散层的深度，并在所述压铸模具的最外侧表层形成淬火层；步骤S3，对激光淬火后的压铸模具的表面进行二次渗氮，以使得氮原子进一步向内部扩散，同时使得所述淬火层转化为无氮化白层的渗氮‑淬火复合改性层。本发明通过将一次渗氮、激光淬火、二次渗氮进行组合，结合渗氮与激光淬火的优点，获取抗热疲劳性能更好的表面处理层。

技术领域

本发明涉及金属材料表面处理技术领域，具体涉及一种压铸模具、其表面处理方法、及应用。

背景技术

压铸模具是一种重要的热作模具，全世界大约50％的铝合金产品由压铸工艺完成。压铸生产铝合金产品过程中，长期处于高温高压的环境，充型时，模具内表面因快速升温而产生膨胀，形成压应力。与此相反，当模具打开及在冷却剂作用下冷却时，表层金属由于温度迅速下降而产生收缩，形成拉应力。拉压应力反复交替进行，超过材料强度后就会形成热裂，即热疲劳裂纹，热疲劳裂纹达到一定程度后导致模具失效。由于裂纹的萌生和扩展均出现于模具型腔表面，因此，对模具进行必要的表面强化措施，可以大幅提升模具的使用寿命，大大降低成本。另外，高温金属液还会对模具表面造成磨损和熔蚀等形式的失效。

具体地，现有的对模具的表面强化技术包括渗氮、激光淬火等方式。

其中，渗氮技术不仅可改善金属材料表面的耐磨性、表面强度和疲劳强度，还能够提高材料表面对铝液的润湿角，降低铝液的侵蚀损伤。但渗氮层的深度一般比较薄，而且表面容易出现白层，结构疏松容易出现热疲劳裂纹；如果控制渗氮过程不出现白层则表面硬度提升不高。

另一方面，激光淬火虽然可以得到细密的马氏体组织，高密度位错，提升材料表面硬度，但是其硬化程度有限，并且润湿角提升不明显，不能有效阻止铝液的浸润。

发明内容

有鉴于此，本发明人等发现，通过将两种工艺结合使用，能够综合利用渗氮和激光淬火的优点，既保证了表面硬度、润湿性又可以细化基体组织，且提高硬化层的深度，并在此基础上完成了本发明。

本发明的目的在于提供一种既保证了表面硬度、润湿性又可以细化表面的基体组织，且提高硬化层的深度的压铸模具的表面处理方法。

本发明的另一个目的在于提供一种既保证了表面硬度、润湿性又可以细化基体组织，且具有提高了的硬化层的深度的压铸模具。

本发明的又一个目的在于提供一种压铸模具的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明第一方面实施例的压铸模具的表面处理方法，包括如下步骤：

步骤S1，对所述压铸模具的表面进行一次渗氮，以在所述压铸模具的表面形成渗氮层，所述渗氮层包括位于表层的氮化白层及位于所述氮化白层内侧的扩散层；

步骤S2，对所述渗氮层进行激光淬火，使得所述氮化白层及扩散层中的氮原子向内部扩散从而增加所述扩散层的深度，并在所述压铸模具的最外侧形成淬火层；

步骤S3，对激光淬火后的压铸模具的表面进行二次渗氮，以使得氮原子进一步向内部扩散，同时使得所述淬火层转化为无氮化白层的渗氮-淬火复合改性层。

进一步地，在所述步骤S1之前，所述表面处理方法还可以包括:

步骤S0，对所述压铸模具的表面进行表面清理，以去除所述压铸模具表面的油污和/或杂质。