[发明专利]一种SLM成型18Ni300模具钢注塑模具表面强化方法

说明书

本发明提供了一种SLM成型18Ni300模具钢注塑模具表面强化方法，包括以下步骤：S1、将模具三维模型进行分层处理，将分层数据导入至金属3D打印机，逐层打印，得到模具基体；S2、将带成型基板的模具基体依次进行固溶处理、时效处理后，通过线切割的方法将模具基体与成型基板分离；S3、将与成型基板分离后的模具基体打磨、抛光后，再进行清洗、干燥；S4、采用离子镀技术，在清洗、干燥完成后的模具基体上依次沉积Cr扩散层、CrN涂层及CrAlN涂层。本发明SLM成型18Ni300模具钢注塑模具表面强化方法，大大提高了模具的基体硬度、涂层的显微硬度，提高了涂层与基体之间的结合力，且涂层耐腐蚀性强，进而延长了模具的使用寿命，此外，涂层厚度小，对模具精度不会产生影响。

技术领域

本发明涉及钢铁材料表面强化技术领域，具体地，涉及一种SLM成型18Ni300模具钢注塑模具表面强化方法。

背景技术

18Ni300模具钢是一种马氏体时效钢，在超高强度、高硬度的条件下仍具有良好的韧性和高的断裂韧度，时效热处理变形小，焊接性良好，主要用于制造高精度、超镜面、型腔复杂、大截面、大批量生产的机械零件和塑料模具。

选区激光熔化技术(SLM)是金属3D打印技术中应用最为成熟与广泛的一种打印技术。由于18Ni300的性能优异，焊接性好，常被作为金属3D打印原材料。采用SLM技术打印出的18Ni300模具钢成型件的硬度通常在28～35HRC左右，其强度无法满足工作需求，此外，18Ni300模具钢的耐蚀性较低，而注塑模具生产过程中常常会产生腐蚀性气体腐蚀模具，因此需要对打印所得注塑模具进行强化处理。现有技术中，针对3D打印成型的注塑模具的强化主要还是以金属的热处理为主，对于表面改性强化处理较少。

授权公告号为CN108950464B的中国发明专利公开了一种提高金属3D打印18Ni300模具钢表面硬度的方法，该方法中采用等离子喷涂工艺在打印件表面喷涂一层NiCrBSi涂层，在一定程度上提高了金属3D打印18Ni300模具钢的表面硬度，改善了SLM成型18Ni300模具钢硬度较低的缺点。但是其在实际使用时，仍旧存在较多缺点，如采用等离子喷涂工艺所制备的NiCrBSi涂层与基体的结合力较低，在比较恶劣的工作环境下涂层容易剥落；所制备的涂层的厚度在在0.5mm以上，对于精密注塑模具等精度需求较高的产品而言，误差过大。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种SLM成型18Ni300模具钢注塑模具表面强化方法，大大提高了模具的基体硬度、涂层的显微硬度，提高了涂层与基体之间的结合力，且涂层耐腐蚀性强，进而延长了模具的使用寿命，此外，涂层厚度小，对模具精度不会产生影响。

本发明目的通过以下技术方案实现：一种SLM成型18Ni300模具钢注塑模具表面强化方法，包括以下步骤：

S1、将模具三维模型进行分层处理，将分层数据导入至金属3D打印机，逐层打印，得到模具基体；

S2、将带成型基板的模具基体依次进行固溶处理、时效处理后，通过线切割的方法将模具基体与成型基板分离；

S3、将与成型基板分离后的模具基体打磨、抛光后，再进行清洗、干燥；

S4、采用阴极电弧离子镀技术，在清洗、干燥完成后的模具基体上依次沉积Cr扩散层、CrN涂层及CrAlN涂层。

优选地，步骤S1中，打印原料为18Ni300模具钢粉末。

优选地，步骤S2中，固溶处理具体包括以下步骤：随炉升温至820℃～840℃，保温0.5h～1.5h，取出空冷。

优选地，步骤S2中，时效处理具体包括以下步骤：随炉升温至450℃～500℃，保温4h～6h，取出空冷。

优选地，步骤S3中，清洗具体包括以下步骤：先采用质量浓度为99.8％的酒精溶液进行清洗，然后再放入超声波清洗设备中进行清洗。