[发明专利]耐磨损模具表面纳米晶体图层及其制备方法

说明书

本发明公开了耐磨损模具表面纳米晶体图层及其制备方法，耐磨损模具表面纳米晶体图层由TiN晶体相为底层、TiCN晶体相+TiC晶体相为过渡层和Al₂O₃晶体相为耐磨层组成，其中TiCN晶体分散在TiC晶体相中，TiN晶体相与TiCN晶体相+TiC晶体相键合，TiCN晶体相+TiC晶体相与Al₂O₃晶体相键合，本发明耐磨层采用α‑Al₂O₃晶体相为面层材料，具备高度耐磨损效果，延长模具寿命，使得在模具加工时，可以达到高质量的表面光洁度，减小铝材在模具成型流动过程中的阻力，减小摩擦，避免模具磨损；而且由于摩擦减小，使得材料成型一致，避免了造成材料局部断流，断筋现象的情况出现。

技术领域

本发明属于模具加工技术领域，具体涉及耐磨损模具表面纳米晶体图层及其制备方法。

背景技术

模具(mú jù)，工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具。 简而言之，模具是用来制作成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。素有工业之母的称号。

在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具。广泛用于冲裁、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中。模具具有特定的轮廓或内腔形状，应用具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离(冲裁)。应用内腔形状可使坯料获得相应的立体形状。模具一般包括动模和定模(或凸模和凹模)两个部分，二者可分可合。分开时取出制件，合拢时使坯料注入模具型腔成形。模具是精密工具，形状复杂，承受坯料的胀力，对结构强度、刚度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有较高要求，模具生产的发展水平是机械制造水平的重要标志之一。

硬质合金材料由于材料本身特性，造成加工困难，目前都采用放电形式（线切割、电火花等），其加工形式很难达到高质量的表面光洁度，这样铝材在模具成型流动过程中会增加阻力，加大摩擦，更容易使模具磨损；而且由于摩擦加大，会使材料成型不一致，甚至会造成材料局部断流，出现断筋现象，为此，提出耐磨损模具表面纳米晶体图层及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供耐磨损模具表面纳米晶体图层及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的模具不耐磨损的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：耐磨损模具表面纳米晶体图层，由TiN晶体相为底层、TiCN晶体相+TiC晶体相为过渡层和Al₂O₃晶体相为耐磨层组成，其中TiCN晶体分散在TiC晶体相中，TiN晶体相与TiCN晶体相+TiC晶体相键合，TiCN晶体相+TiC晶体相与Al₂O₃晶体相键合；

所述底层的厚度为2-3um；

所述过渡层的厚度为6-7um；

所述耐磨层的厚度为3-5um。

优选的：所述纳米晶体图层的总厚度为12-15um。

优选的：所述底层位于贴近模具表面的一侧，所述过渡层位于底层和耐磨层之间。

优选的：所述TiN晶体相的粒度范围为75-150nm，所述TiCN晶体相的粒度范围为80-140nm，所述TiC晶体相的粒度范围为120-200nm，所述Al₂O₃晶体相的粒度范围为16-24nm。

优选的：所述Al₂O₃晶体相优选为α-Al₂O₃晶体相。

本发明还提供了耐磨损模具表面纳米晶体图层的制备方法，包括以下步骤：