以高质量产品为核心，服务于用户需求
模具钢百科
H13热作模具钢及铝合金压铸模表面改性技术探讨
来源: | 作者:13963813331 | 发布时间: 2020-06-08 | 1713 次浏览 | 分享到:
H13热作模具钢及铝合金压铸模表面改性技术探讨
　　H13热作模具钢及铝合金压铸模表面改性技术探讨
　　模具钢
　　国内工业普遍认为热疲劳是热加工模具失效的两个主要原因，即裂纹损伤和热磨损。在这方面，相关的外国文献已经非常清楚地表明，模具的损坏和限制模具寿命增加的三种机制是:
　　
　　1)液态金属铝的焊接和化学腐蚀损伤。
　　
　　2)磨损和腐蚀。
　　
　　3)热疲劳开裂。其中，1)是最重要的失效机制。他们认为铁素体氮碳共渗和离子渗氮可以显著提高工具钢的模具寿命。国内铝熔化损失试验表明，当模具材料硬度为45HRC时，未处理铝的熔化损失率高达54.90%，采用盐浴氮碳共渗时，熔化损失率仅为0.10%，盐浴氮碳共渗(软氮化)后采用PVD处理时，熔化损失率更明显地降低到0.10%。因此，H13钢的表面改性效果非常明显。
　　
　　H13的特点及发展方向
　　
　　①H13钢是一种高韧性、高淬透性和抗热裂性的热作模具钢，在世界上应用广泛。它在许多场合用于制造铝合金压铸模具。
　　
　　②H13钢的国产品牌为4Cr5MoSiVl，目前正在向低硅高钼方向发展。
　　
　　③H13钢的表面改性主要包括铁素体氮碳共渗或硫氮碳共渗以及物理气相沉积硬质膜等。更好的方法是合理地组合这些方法。
　　
　　目前，热作模具钢H13和铝合金压铸模的表面改性主要有以下两个方面:
　　
　　(1)铁素体氮碳共渗和硫氮碳共渗技术和(2)PVD涂层技术。国内外已经发表了这两方面的研究论文，但关于具体工业应用的报道很少。专门研究材料表面改性技术的法国HEF集团在一些国际会议上以论文形式报告了H13钢表面改性的工业应用实例。同时，HEF上海有限公司(HEF上海)结合上海交通科技有限公司(上海交通科技有限公司)的实践，结合国外相关文献(特别是凯斯西储大学NADCA专家教授的工作)做了一定的描述。
　　
　　解决H13钢表面改性问题的最佳方法是在模具材料的表面涂覆一层硬膜，使其不被铝合金熔体润湿，并且涂覆的硬膜还赋予模具材料表面耐腐蚀性和耐磨性。HEF集团在汽车转向操纵系统铝合金工件的压铸模具中，在挺杆(38CDV5，相当于H13钢)表面沉积了一层3μm厚的不锈钢表面层。其硬度可达0-4500 HV，使用温度可达800℃，并能抗铝合金粘连。其使用寿命提高到10万倍，是未经沉积处理的挺杆的6-7倍。
　　
　　对于如何获得这种不被液态金属润湿的硬膜，科罗拉多矿业学院的钟和摩尔等人提出了不同的看法。提出多层优化涂膜的结构如下:
　　
　　(1)对H13模具基体进行表面改性，如铁素体氮碳共渗或离子渗氮；
　　
　　(2)钛或铬等50 ~ 100纳米的结合夹层；
　　
　　(3)由于压铸操作产生的热残余应力，调整基底和涂层之间的中间梯度层，这可以通过有限元模拟方法来确定。例如，他们认为这取决于所选择的加工硬化层。当工作层为Al2O3层时，中间渐变层为钛铝氮梯度层；
　　
　　(4)工作涂层不会被液态金属或玻璃弄湿。对于铝合金压铸，可以使用氮化铬、氮化钛、氯化钛硼和氧化铝。相应的多层结构膜的总厚度在5和8微米之间。
　　
　　通过PVD技术在模具工件上获得高质量的涂层应依赖于高性能设备和可优化的工艺参数。这种设备优选具有以下技术要求:
　　
　　(1)涂层处理温度低；
　　
　　(2)良好的涂覆能力；
　　
　　(3)涂层沉积均匀；
　　
　　(4)采用增强电离速率技术；
　　
　　⑤精确的涂料成分控制；
　　
　　⑥一定的沉积速率；
　　
　　⑦可进行多层复合涂层；
　　
　　⑧可获得纳米结构的涂层；
　　
　　⑨有PVD和化学气相沉积工作模式。
　　
　　⑩通过边涂边蚀刻可以获得最佳的涂层质量。
您当前的位置：
首页 >> 公司新闻 >> H13热作模具钢及铝合金压铸模表面改性技术探讨