[发明专利]一种热作模具钢高耐磨高耐蚀保护层的制备方法

说明书

本发明提供了一种热作模具钢高耐磨高耐蚀保护层的制备方法，涉及模具钢技术领域，所述保护层的制备方法包括以下步骤：(1)表面净化处理、表面粗化处理；(2)预热处理，然后采用超音速火焰喷涂方法喷涂涂层，压缩空气冷却；喷涂粉末由以下重量百分比的成分组成：WC：55‑64％，TaC：12‑18％，VC：3‑4.5％，纳米稀土氧化物：0.8‑1.5％，余量为NiCr；(3)渗碳处理；淬火、回火。本发明通过对热作模具钢进行表面粗化处理、超音速火焰喷涂、渗碳处理、淬火、回火，可使热作模具钢的表面形成高耐磨高耐蚀涂层，且涂层与基体之间的结合强度高，可对热作模具钢形成极佳的表面防护与强化。

技术领域

本发明涉及模具钢技术领域，具体涉及一种热作模具钢高耐磨高耐蚀保护层的制备方法。

背景技术

热作模具钢在模具工业中是非常重要的钢种，主要用于将再结晶温度以上的金属压制成工件，一般包括热挤压模、热锻模、压铸模以及等温锻造模具等。相对于冷作模具而言，热作模具钢表面既要受到高强度的交变应力，又要与高温材料反复接触，在如此苛刻的工作环境下，模具的使用寿命普遍较短，钢体表面容易出现开裂、塑性变形以及磨损等，最终使热作模具失效。

热作模具在服役一段时间后，不可避免地会出现失效。一些精密、复杂的大型模具或进口模具如果因为局部损伤而报废，不仅重新加工模具需要时间，而且由于这些模具的生产成本较高，还会大大增加企业的负担，浪费资源。如果可以对热作模具表面进行强化或者应用模具修复技术对失效的模具表面进行修复，将大大提高模具的寿命，节约资源，降低成本。目前，常用的热作模具钢表面强化技术包括常规的化学热处理、电弧堆焊、激光熔覆及热喷涂等。

热喷涂技术是一种应用较广的表面强化技术，它是将喷涂线材或粉末等材料依靠某种热源被加热至熔化或半熔化形态，在高速、高温焰流或气流的推动下，将其雾化并以一定速度撞击到预处理过的基体表面，沉积而形成某种性能(如耐磨、抗氧化等)涂层的一种表面强化和表面防护技术

与其它表面强化技术相比，热喷涂技术具备应用范围广、涂层功能和喷涂方法多、沉积速度快、生成效率高、涂层厚度范围宽、对基材热影响较小、可喷涂成型和部件修复等特点，被广泛的用于交通运输、航空航天、能源工业、电子电器、轻工、纺织、医学生物、建筑、水利等众多领域。目前已经形成了多种成熟的喷涂技术，主要包括：等离子喷涂、火焰喷涂、电弧喷涂和其他喷涂四个大类。

超音速火焰喷涂是上个世纪80年代兴起的热喷涂技术，因其制备的涂层具有较好的微观组织以及优良的力学性能有特点，广泛应用在航空、冶金、石油化工、包装印刷等领域得到，近年来，超音速火焰喷涂技术发展迅速，成为热喷涂技术中最活跃的一种喷涂方法。超音速火焰喷涂技术是在爆炸喷涂技术上的优化，其特点是在高压、高速的情况下将大量燃气和助燃气体氧气供给喷枪，使燃烧的火焰通过纤细的喷嘴形成超音速射流喷出，燃烧火焰流速度可达到1500-2800m/s，火焰温度比等离子喷涂低，一般在3000℃左右。粉末被送入运动的火焰中，在火焰中被加热、加速，粒子的飞行速度大大高于一般的热喷涂，粉末的粒子高速喷射到金属基体上，从而形成致密的涂层。表面喷涂复合材料可显著提高基体材料的耐磨性，喷涂工艺也适用于模具制造工艺过程。

其中WC-Co(Cr)粉末的热喷涂涂层，由于其良好的硬度和韧性，广泛地应用于各种工业中领域，以增强基体金属的耐磨性能及磨损部件的修复。但因超音速喷涂的WC-Co(Cr)涂层与基材的结合方式以机械结合为主，在长期高温、高压环境下，涂层与基材的结合强度下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热作模具钢高高耐磨高耐蚀保护层的制备方法，通过对热作模具钢进行表面粗化处理、超音速火焰喷涂、渗碳处理、淬火、回火，可使热作模具钢的表面形成高耐磨高耐蚀涂层，且涂层与基体之间的结合强度高，可对热作模具钢形成极佳的表面防护与强化。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种热作模具钢高耐磨高耐蚀保护层的制备方法，包括以下步骤：