[发明专利]用于GH4169钢模具的表面硬化的加工方法及其制品

说明书

本发明涉及金属表面处理技术领域，公开了用于GH4169钢模具的表面硬化的加工方法及其制品，所述加工方法包括以下步骤：S1)将经过预处理的工件放入耐热罐中，然后填入渗硼剂，确保渗硼剂填满并压实待加工工件；S2)将耐热罐放入箱式电热炉中，加热至850‑880℃并恒温4‑8h；S3)将工件随耐热罐出炉静置空冷至室温，制得渗硼工件；所述渗硼剂的原料包括：碳化硼8‑10wt％、硼铁5‑10wt％、氟硼酸钾5‑10wt％、活性炭5‑8wt％和余量的碳化硅。经过渗硼处理的工件表面形成有FeB相和Fe₂B相构成的硼化物，均为高硬度相，化学性质稳定，使得工件的渗硼层在800℃以下均能保持高硬度和耐磨性。

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及用于GH4169钢模具的表面硬化的加工方法及其制品。

背景技术

GH4169合金钢，是一种Ni-Cr-Fe基时效强化的高温合金，该合金在工作温度范围内具有较高的强度和抗氧化性，并且具有较好的热加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，同时在高温下还具有较好的塑韧性、抗疲劳、抗氧化和耐腐蚀性能，因此被广泛应用于宇航、核能和石油领域。

现有技术的铝型材挤压模具也采用GH4169合金代替H13钢制作。与H13钢氮化模具相比，GH4169的耐磨性与防粘性较差，导致模具的使用寿命短，因此限制了该材料在模具加工中的使用和推广。

发明内容

针对上述问题，本发明的第一目的在于提出一种用于GH4169钢模具的表面硬化的加工方法，可在GH4169钢模具的形成渗硼层。

本发明的另一目的在于提出一种使用所述用于GH4169钢模具的表面硬化的加工方法的制品，不仅含有渗硼层+Cr层+CrN层组成的梯度过渡层，还覆有DLC薄膜。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于GH4169钢模具的表面硬化的加工方法，包括以下步骤：

S1)将经过预处理的工件放入耐热罐中，然后填入渗硼剂，确保渗硼剂填满并压实待加工工件；

S2)将耐热罐放入箱式电热炉中，加热至850-880℃并恒温4-8h；

S3)将工件随耐热罐出炉静置空冷至室温，制得渗硼工件；

按重量百分比计算，所述渗硼剂的原料包括：碳化硼8-10wt％、硼铁5-10wt％、氟硼酸钾5-10wt％、活性炭5-8wt％和余量的碳化硅。

进一步的，还包括以下步骤：

S4)采用等离子镀膜工艺，在经过表面清洁的所述渗硼工件沉积Cr层，再沉积CrN层，制得加硬工件；

S5)再将经过表面清洁的所述加硬工件放入磁控溅射镀覆机中，抽真空至5X10^-3Pa后，充入氩气至0.5-1Pa，以1000-1200V的偏压溅射所述加硬工件的表面，同时开启阳极层流离子源，在所述加硬工件的表面沉积DLC薄膜。

优选的，步骤S5)中，加热炉的炉压为0.5Pa，氩气流量为100ml/min，乙炔流量为60ml/min，偏压为100V，沉积温度为200℃，沉积时间为2-4h。

优选的，所述碳化硼的粒径为40-50μm；所述活性炭的粒径为150-300μm；所述碳化硅的粒径为120-180μm。

优选的，所述渗硼剂的颗粒粒径为0.5-1mm，所述渗硼工件的渗硼层的厚度大于10μm。

进一步的，所述渗硼剂的制备包括以下步骤：

按比例称取碳化硼、硼铁、氟硼酸钾、活性炭和碳化硅，并放入混粉机混合搅拌，然后将制成的混合物颗粒烘干，即制得所述渗硼剂。