[发明专利]一种经石墨烯表面处理的模具及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及模具，特别是涉及一种经石墨烯表面处理的模具及其制作方法。 

背景技术

根据现有的模具制作工艺，铸件在生产过程中，因母模具设计、制造的缺陷，以及铸造型砂湿度不均，或温度不符合要求，造成模具本身厚薄不均，造型水平参差不齐。这些模具经粗加工后，在结构复杂、异型面较多的铸件模体上，会产生许多缩孔、气孔、陷料等缺陷，缺陷严重的母模胚件甚至像老鼠洞、马蜂窝一样。这样一来，制品很容易一些常见的缺陷，如制品的凹痕、银条痕、飞边、变形、熔结痕、波流纹、品色不均匀、光洁度不良、脱模的破损及裂纹等不良现象，极大影响了制品的良率。模具上的缺陷需要不断地修补，模具的寿命也较短，增加了实际的成本输出，降低了生产工作效率。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种经石墨烯表面处理的模具，使模具表面能够快速升温或降温，大幅度改善模具表面性能，显著提高制品的质量品质，并大大延长模具寿命。 

    另一目的是提供一种模具的制作方法，以该方法制出的模具能获得上述优点。 

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 

一种经石墨烯表面处理的模具，所述模具的模仁表面经处理具有一层石墨烯纳米薄膜。

优选地，所述石墨烯纳米薄膜的厚度在0.1μm ~1μm。 

所述石墨烯纳米薄膜是经微机械剥离法、外延生长法、氧化石墨还原法、化学气相沉积法或化学合成法在所述模具模仁的表面上形成的石墨烯纳米薄膜。 

一种模具的制作方法，包括在所述模具的模仁表面形成一层石墨烯纳米薄膜。 

优选地，是形成厚度为0.1μm ~1μm的所述石墨烯纳米薄膜。 

所述石墨烯纳米薄膜是经微机械剥离法、外延生长法、氧化石墨还原法、化学气相沉积法、或化学合成法在所述模具模仁的表面上形成。 

优选地，所述石墨烯纳米薄膜是经化学气相沉积法在所述模具模仁的表面上形成，其过程包括以下步骤： 

将作为碳源的碳氢化合物在特定条件下高温分解出自由碳原子；

使自由碳原子向模仁表面沉积；

碳原子吸附并扩散于模仁表面；

在模仁表面上发生碳原子重组，经历结构重新组合、成核和石墨烯薄膜生长；

石墨烯薄膜从模仁表面析出；

石墨烯薄膜在模仁表面扩散；

完成石墨烯纳米薄膜成膜过程。

更优选地，所述过程的工艺条件包括： 

碳源为甲烷；

载气为氢气；

加入惰性气体氩气；

真空条件为10^-3~10^-1；

气体流量为500~900ml/min；

模仁的表面温度为400~600℃；

镀膜温度为900~1200℃。

模仁的温度为500℃左右，镀膜温度为1000℃左右。 

更优选地，所述方法还包括在形成石墨烯纳米薄膜之前对模具进行表面活性前处理的步骤，所述表面活性处理优选为离子轰击，所述离子轰击优选的工艺条件包括：电压1~5kV；电流80~120mA；时间10~40min。 

更优选地，所述方法还包括在形成石墨烯纳米薄膜之后的退火处理步骤。 

本发明通过在模具的模仁表面上制作一层石墨烯纳米薄膜，极大地增强模具表面机械性能，如耐磨性、硬度、耐蚀性等性质，能够快速升温或降温，有效地解决现有模具表面的常见缺陷和导致制品的不良问题，大幅提高成品和制品的良率、精度和完美性，并延长模具自身寿命，降低生产成本，提高生产效率。具体来说，由于在模具上的镀上了石墨烯纳米薄膜，其刚性强且超薄，可以延长模具的寿命；使用模具时，由于其石墨烯纳米薄膜的导热系数高，特别是平面方向导热系数可以达到5000w/(m.k)，在对制品的注塑成型过程中，能够快速地加热或冷却，且温度分散均匀，消除制品成型受热不均的影响；模具上的石墨烯纳米薄膜使得模具的摩擦系数低，表面光滑，制品脱模容易，不会造成制品表面的缺陷，这样可以提高制品的良率、精度和表面光滑性。 

 

具体实施方式

以下对本发明的实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。