[实用新型]一种带有镜面硬质涂层的镶嵌式气缸套筒挤出模具

说明书

本实用新型公开了一种带有镜面硬质涂层的镶嵌式气缸套筒挤出模具。所述模具由内到外依次包括模具基体、金属氮化物过渡层和镜面硬质涂层，所述金属氮化物过渡层为CrN过渡层，所述镜面硬质涂层为多元合金氮化物镜面硬质涂层或多元合金碳氮化物镜面硬质涂层。本实用新型的镶嵌式气缸套筒挤出模具表面涂覆有高光洁度的镜面硬质涂层，长期在高温下工作时具有优异的红硬性和抗氧化性，可大幅度地提高成品质量和延长模具寿命。

技术领域

本实用新型涉及金属模具技术领域，具体涉及一种带有镜面硬质涂层的镶嵌式气缸套筒挤出模具。

背景技术

铝合金气缸套筒目前主要采用模具在550-580℃的高温下挤出。近年来镶嵌式组合模具因成形相对容易，且加工技术的进步也促使组合模具的精度控制大大提升，因此镶嵌式组合模具的应用变得越来越广泛。但是组合模具的寿命受到模具表面质量的制约，如某日资公司的H13钢精密加工模具仅能完成30m母料的挤出，模具表面即产生粘铝、甚至蚀坑等现象，严重制约了工效和产能。

H13钢是一种热处理组织敏感的模具钢，要求后续表面处理温度小于退火温度，即600℃以下，以免析出相长大，弱化基材力学性能及导致模具尺寸变化。高温下铝合金同H13具有强的反应性，直接接触时导致高温互扩散，这是粘铝和产生蚀坑、甚至模具表面龟裂的主要原因。因此，需要通过有效的低温表面处理解决模具与高温铝合金的反应性，同时要求挤出套筒具有高的表面质量，即要求模具具有镜面效果，且表面凸出颗粒密度小。

目前有一些所谓镜面效果的硬质涂层报道，如采用阳极层离子源辅助双极脉冲磁控溅射沉积技术(CN 107338409 A)和采用调制高功率脉冲磁控溅射技术(CN 106868450A)等的相关报道可以获得结构致密、光滑的涂层表面。但是这些技术尚难以避免涂层过程中靶材打火、工件转架、炉壁等可能释放微粒吸附于工件表面的现象，这些吸附的微粒大大降低了模具的加工质量和寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种带有镜面硬质涂层的镶嵌式气缸套筒挤出模具，该硬质涂层同基体具有高结合力，硬质涂层本身具有镜面效果，且该涂层与Al不反应，长期在高温下工作时具有优异的红硬性和抗氧化性。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种带有镜面硬质涂层的镶嵌式气缸套筒挤出模具，由内到外依次包括模具基体、金属氮化物过渡层和镜面硬质涂层，所述金属氮化物过渡层为CrN过渡层，所述镜面硬质涂层为多元合金氮化物镜面硬质涂层或多元合金碳氮化物镜面硬质涂层。

本实用新型的模具基体为采用常规加工方法制备得到的镶嵌式气缸套筒挤出模具。

本实用新型的镶嵌式气缸套筒挤出模具表面设有采用离子刻蚀在线“抛光”方法制备得到的多元合金氮化物镜面硬质涂层或多元合金碳氮化物镜面硬质涂层，该镜面硬质涂层的表面微观突出物密度小，呈现镜面效果，该镜面硬质涂层与基体具有较高结合力，且该涂层与Al不发生互扩散，且具有较高的硬度。将镜面硬质涂层涂覆在镶嵌式气缸套筒挤出模具，使得模具长期在高温下工作时具有优异的红硬性和抗氧化性。

进一地，所述硬质涂层采用100×倍立体光学显微镜随机观察其表面凸起物，3个随机视场内可见凸起物总数小于15个，该硬质涂层表面光洁度高，呈现镜面效果。

进一地，所述多元合金为Cr-Al系多元合金。

进一地，所述多元合金为Cr-Al二元合金或Cr-Al-Si三元合金。

进一地，所述金属氮化物过渡层的厚度为100-300nm。

进一地，所述镜面硬质涂层的厚度为3-5μm。

本实用新型所述的带有镜面硬质涂层的镶嵌式气缸套筒挤出模具的制备方法，包括以下步骤：