一种挤压模具的表面强化方法

摘要

本发明提出一种挤压模具的表面强化方法，所述方法引入超硬涂层延寿技术，通过采用合理的表面预处理方式去除表面及近表面的油渍及参与固体颗粒物后，再采用多层复合沉积薄膜在150-200℃的环境下进行模具表面强化，具体的在挤压模具表面形成以TiN薄膜为打底层、结合TiAlN薄膜和CrN薄膜的多层复合薄膜结构，在不影响模具基材力学性能及几何精度的前提下，降低模具表面的摩擦系数60%以上，提高模具表面的维氏硬度2.5倍以上，延长模具使用寿命三倍以上，大大减少了生产过程中更换挤压模具的次数及操作人员的工作量，提高了挤压模具的使用性能和生产效率，降低了设备成本。

主权项

一种挤压模具的表面强化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将挤压模具进行表面气体渗氮处理，渗氮介质为氨气NH₃，氮化温度控制在510～550℃，渗氮时间控制在10‑12小时，渗氮处理后冷却至室温；步骤二、将经步骤一处理后的挤压模具的工作带表面进行打磨抛光，并控制抛光后表面的粗糙度Ra≯0.40μm；步骤三、将经步骤二处理后的挤压模具在超声波清洗槽中进行表面清洗，清洗后处理干净表面残留液；步骤四、将经步骤三处理后的挤压模具悬挂于沉积镀膜设备中的真空镀膜室内，并在所述真空镀膜室内安装Ti靶（10）、Cr靶（11）和Al靶（13）；步骤五、将步骤四中所述的真空镀膜室（4）抽真空到10^‑4Pa以下，并控制真空镀膜室（4）内温度处于180‑200℃，然后向真空镀膜室（4）内通入高纯度氩气，并使真空镀膜室（4）内气压保持在0.2‑0.5Pa，同时在挤压模具上施加‑800V至‑1100V之间的负向电压，利用氩气电离产生的氩离子对挤压模具表面进行30至50分钟的二次轰击清理；步骤六、完成步骤五后，将施加在挤压模具上的负向电压调整至‑90V至‑110V之间，向所述真空镀膜室（4）内同时通入高纯度氩气和高纯度氮气，控制气体流量处于75‑80L/min，且通入的氮气和氩气体积比为5‑1：1，并保持真空镀膜室（4）内气压处于0.2‑0.5Pa、温度处于150‑200℃；步骤七、完成步骤六后，接通所述Ti靶（10）的电源，并控制Ti靶电流为3‑5A， Ti靶和氮气发生电离形成的Ti离子和N离子在挤压模具（12）表面沉积形成TiN薄膜，沉积时间为20‑40分钟，所形成的TiN薄膜的厚度为0.2‑0.4微米；步骤八、完成步骤七后，同时接通所述Ti靶（10）、Al靶（13）的电源，并控制各靶电流为3‑5A，Ti靶、Al靶和氮气发生电离形成的Ti离子、Al离子和N离子在所述TiN薄膜上沉积形成TiAlN薄膜，沉积时间2‑3小时，所形成的TiAlN薄膜的厚度为2.5‑3.5微米；步骤九、完成步骤八后，接通所述Cr靶（11）的电源并同时关闭所述Ti靶（10）和Al靶（13）的电源，控制Cr靶电流为3‑5A，Cr靶和氮气发生电离形成的Cr离子和N离子在所述TiAlN薄膜上沉积形成CrN薄膜，沉积时间为0.5‑1小时，所形成的CrN薄膜的厚度为0.8‑1微米；步骤十、待步骤九完成后，关闭所述Cr靶（11）的电源，向所述真空镀膜室（4）通入普通纯度氮气以平衡外界大气压，并在真空镀膜室（4）内温度降到室温后关闭所有电源，打开真空镀膜室（4）炉门，将挤压模具取出冷却，完成对挤压模具的表面强化处理。