CN106987796A - 一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法 - Google Patents

一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法，包括以下步骤：准备盐浴用原料；将盐浴用原料依次加入高温盐浴炉中，高温加热至完全熔化后，搅拌混合均匀，得熔融盐浴备用；将清洁的不锈钢冷冲压模具加入熔融盐浴中，升高温度后保温；对保温的不锈钢冷冲压模具依次进行淬火和回火处理，然后冷却至室温，进行磨料喷砂清洗即得。本发明通过在盐浴中加入稀土元素，在不锈钢冷冲压模具表面和渗钒层之间形成扩散层，有效的加快了渗钒速率，增加了渗钒层的厚度和硬度，提高了渗钒层的稳定性，本发明提出的工艺操作简单，设备损耗低，成本低，所得不锈钢冷冲压模具力学性能好，表面质量高，抗氧化和抗腐蚀能力强，值得推广。

Description

一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法
技术领域
本发明涉及金属热处理技术领域，尤其涉及一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法。
背景技术
不锈钢冷冲压模具多为安装在压力机上在室温下施加变形力获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的特殊专用工具。冲压模具在工作时要承受冲击、振动、摩擦、高压、拉伸、弯扭等负荷，甚至在较高的温度下工作（如冷挤压），工作条件复杂，易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现象。渗钒是使一种或多种金属原子渗入金属工件表层内的化学热处理工艺，将金属工件放在含有渗入钒金属元素的渗剂中，加热到一定温度，保持适当时间后，渗剂热分解所产生的渗入金属元素的活性原子便被吸附到工件表面，并扩散进入工件表层，从而改变工件表层的化学成分、组织和性能。金属元素渗入以后形成的化合物或钝化膜，具有较高的抗高温氧化能力和抗腐蚀能力，能分别适应不同的环境介质。随着工业的不断发展，不锈钢冷冲压模具的应用越来越广泛，对其性能的要求也越来越高。然而传统的渗钒工艺，由于金属元素的原子半径大，不易渗入的原因，导致渗钒效果不理想，所得渗层浅，达不到技术要求，且渗钒过程中要求操作温度较高，存在工艺难度大，成本高、效率低等问题。基于上述问题，本发明提出了一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法。
一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法，包括以下步骤：
S1、准备盐浴用原料，按重量百分比计，包括稀土元素1～3%、V2O56～15%、活化剂10～18%、还原剂7～14%、余量为基盐；
S2、将步骤S1中准备的盐浴用原料依次加入高温盐浴炉中，高温加热至完全熔化后，以280～350r/min的转速，搅拌混合均匀，得熔融盐浴备用；
S3、对不锈钢冷冲压模具进行表面清洁处理，然后将清洁的不锈钢冷冲压模具加入步骤S2中配制的熔融盐浴中，以3～5℃/min的速率升温至450～600℃后，保温2～3h，然后以5～12℃/min的速率升温至920～1020℃后保温，保温时间为4～6h后；
S4、将步骤S3中渗钒处理后的不锈钢冷冲压模具置于水中冷却1～2h，然后取出置于煤油中冷却至室温，进行淬火处理；
S5、将步骤S4中淬火处理后的不锈钢冷冲压模具置于350～450℃的温度下，保温3～5h，然后取出自然冷却至室温后，进行磨料喷砂清洗即得。
优选的，所述步骤S1中的盐浴用原料，按重量百分比计，包括稀土元素1.5～2.5%、V2O5 8～12%、活化剂12～16%、还原剂9～12%、余量为基盐。
优选的，所述步骤S1中的盐浴用原料，按重量百分比计，包括稀土元素2%、V2O510%、活化剂14%、还原剂10%、余量为基盐。
优选的，所述步骤S1中的基盐为质量比为2～5:2～5:1～1.8的CaCO3、BaSO4和NaCl的混合物，和NaCl的混合物。
优选的，所述还原剂为Si-Mn、Ti-C或Al-Zr的任意比例混合物。
优选的，所述活化剂为NaF或Na2SiF6中的一种。
优选的，所述步骤S2中的不锈钢冷冲压模具表面清洁处理为：将不锈钢冷冲压模具表面生锈的地方用除锈油擦拭，除去锈迹，然后用质量比为1～3:1～3:0.03～0.08:6.5～10的磷酸三钠、硅酸钠、表面活性剂和去离子水的均匀混合液冲洗20～30min，用58～80℃的热水冲洗20～30min，最后置于180～260℃的高温下预热1～2h，即得清洁的不锈钢冷冲压模具。
本发明提出的一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法，其在不锈钢冷冲压模具表面形成了一层渗钒层，显著提高了不锈钢冷冲压模具的抗氧化能力和抗腐蚀能力，所得不锈钢冷冲压模具力学性能好，表面质量高，通过在盐浴中加入稀土元素，在不锈钢冷冲压模具表面和渗钒层之间形成扩散层，有效的加快了渗钒速率，增加了渗钒层的厚度和硬度，提高了渗钒层的稳定性，本发明提出的工艺操作简单，设备损耗低，成本低，值得推广。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法，包括以下步骤：
S1、准备盐浴用原料，按重量百分比计，包括稀土元素3%、V2O512%、活化剂15%、还原剂12%、余量为基盐，其中，基盐为质量比为5:3:1.5的CaCO3、BaSO4和NaCl的混合物，还原剂为Al-Zr的任意比例混合物，活化剂为NaF；
S2、将步骤S1中准备的盐浴用原料依次加入高温盐浴炉中，高温加热至完全熔化后，以320r/min的转速，搅拌混合均匀，得熔融盐浴备用；
S3、将不锈钢冷冲压模具表面生锈的地方用除锈油擦拭，除去锈迹，然后用质量比为2:3:0.06:9的磷酸三钠、硅酸钠、表面活性剂和去离子水的均匀混合液冲洗28min，用75℃的热水冲洗22min，最后置于250℃的高温下预热1.8h，对不锈钢冷冲压模具进行表面清洁处理，然后将清洁的不锈钢冷冲压模具加入步骤S2中配制的熔融盐浴中，以5℃/min的速率升温至580℃后，保温2h，然后以10℃/min的速率升温至1000℃后保温，保温时间为4h后；
S4、将步骤S3中渗钒处理后的不锈钢冷冲压模具置于水中冷却2h，然后取出置于煤油中冷却至室温，进行淬火处理；
S5、将步骤S4中淬火处理后的不锈钢冷冲压模具置于450℃的温度下，保温3h，然后取出自然冷却至室温后，进行磨料喷砂清洗即得。
实施例二
本发明提出的一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法，包括以下步骤：
S1、准备盐浴用原料，按重量百分比计，包括稀土元素1%、V2O58%、活化剂12%、还原剂8%、余量为基盐，其中，基盐为质量比为3:2.5:1.2的CaCO3、BaSO4和NaCl的混合物，还原剂为Si-Mn的任意比例混合物，活化剂为Na2SiF6；
S2、将步骤S1中准备的盐浴用原料依次加入高温盐浴炉中，高温加热至完全熔化后，以280r/min的转速，搅拌混合均匀，得熔融盐浴备用；
S3、将不锈钢冷冲压模具表面生锈的地方用除锈油擦拭，除去锈迹，然后用质量比为1.2:2:0.04:7的磷酸三钠、硅酸钠、表面活性剂和去离子水的均匀混合液冲洗22min，用60℃的热水冲洗30min，最后置于200℃的高温下预热2h，对不锈钢冷冲压模具进行表面清洁处理，然后将清洁的不锈钢冷冲压模具加入步骤S2中配制的熔融盐浴中，以3℃/min的速率升温至480℃后，保温3h，然后以6℃/min的速率升温至950℃后保温，保温时间为6h后；
S4、将步骤S3中渗钒处理后的不锈钢冷冲压模具置于水中冷却1h，然后取出置于煤油中冷却至室温，进行淬火处理；
S5、将步骤S4中淬火处理后的不锈钢冷冲压模具置于380℃的温度下，保温5h，然后取出自然冷却至室温后，进行磨料喷砂清洗即得。
实施例三
本发明提出的一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法，包括以下步骤：
S1、准备盐浴用原料，按重量百分比计，包括稀土元素2%、V2O59%、活化剂15%、还原剂10%、余量为基盐，其中，基盐为质量比为3:2:1.5的CaCO3、BaSO4和NaCl的混合物，还原剂为Ti-C的任意比例混合物，活化剂为Na2SiF6；
S2、将步骤S1中准备的盐浴用原料依次加入高温盐浴炉中，高温加热至完全熔化后，以310r/min的转速，搅拌混合均匀，得熔融盐浴备用；
S3、将不锈钢冷冲压模具表面生锈的地方用除锈油擦拭，除去锈迹，然后用质量比为2:1.5:0.05:9的磷酸三钠、硅酸钠、表面活性剂和去离子水的均匀混合液冲洗25min，用72℃的热水冲洗25min，最后置于220℃的高温下预热1.5h，对不锈钢冷冲压模具进行表面清洁处理，然后将清洁的不锈钢冷冲压模具加入步骤S2中配制的熔融盐浴中，以4℃/min的速率升温至480℃后，保温2.5h，然后以8℃/min的速率升温至960℃后保温，保温时间为5h后；
S4、将步骤S3中渗钒处理后的不锈钢冷冲压模具置于水中冷却1.5h，然后取出置于煤油中冷却至室温，进行淬火处理；
S5、将步骤S4中淬火处理后的不锈钢冷冲压模具置于400℃的温度下，保温4h，然后取出自然冷却至室温后，进行磨料喷砂清洗即得。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、准备盐浴用原料，按重量百分比计，包括稀土元素1～3%、V2O56～15%、活化剂10～18%、还原剂7～14%、余量为基盐；
S2、将步骤S1中准备的盐浴用原料依次加入高温盐浴炉中，高温加热至完全熔化后，以280～350r/min的转速，搅拌混合均匀，得熔融盐浴备用；
S3、对不锈钢冷冲压模具进行表面清洁处理，然后将清洁的不锈钢冷冲压模具加入步骤S2中配制的熔融盐浴中，以3～5℃/min的速率升温至450～600℃后，保温2～3h，然后以5～12℃/min的速率升温至920～1020℃后保温，保温时间为4～6h后；
S4、将步骤S3中渗钒处理后的不锈钢冷冲压模具置于水中冷却1～2h，然后取出置于煤油中冷却至室温，进行淬火处理；
S5、将步骤S4中淬火处理后的不锈钢冷冲压模具置于350～450℃的温度下，保温3～5h，然后取出自然冷却至室温后，进行磨料喷砂清洗即得。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法，其特征在于，所述步骤S1中的盐浴用原料，按重量百分比计，包括稀土元素1.5～2.5%、V2O5 8～12%、活化剂12～16%、还原剂9～12%、余量为基盐。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法，其特征在于，所述步骤S1中的盐浴用原料，按重量百分比计，包括稀土元素2%、V2O510%、活化剂14%、还原剂10%、余量为基盐。
4.根据权利要求1所述的一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法，其特征在于，所述步骤S1中的基盐为质量比为2～5:2～5:1～1.8的CaCO3、BaSO4和NaCl的混合物，和NaCl的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法，其特征在于，所述还原剂为Si-Mn、Ti-C或Al-Zr的任意比例混合物。
6.根据权利要求1所述的一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法，其特征在于，所述活化剂为NaF或Na2SiF6中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法，其特征在于，所述步骤S2中的不锈钢冷冲压模具表面清洁处理为：将不锈钢冷冲压模具表面生锈的地方用除锈油擦拭，除去锈迹，然后用质量比为1～3:1～3:0.03～0.08:6.5～10的磷酸三钠、硅酸钠、表面活性剂和去离子水的均匀混合液冲洗20～30min，用58～80℃的热水冲洗20～30min，最后置于180～260℃的高温下预热1～2h，即得清洁的不锈钢冷冲压模具。
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