CN107502851A - 一种塑胶模具的表面处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种塑胶模具的表面处理工艺，包括如下步骤：（1）表面预处理、（2）渗碳处理、（3）涂层处理。本发明对塑胶模具进行了特殊的表面处理操作，明显提升了其耐腐、耐磨、耐温等特性，延长了其使用寿命，具有很好的使用推广价值。

Description

一种塑胶模具的表面处理工艺
技术领域
本发明属于模具加工制造技术领域，具体涉及一种塑胶模具的表面处理工艺。
背景技术
随着塑料制品在工业及日常生活中的应用越来越广泛，塑料模具工业对模具钢的需 求也越来越大。在塑料成型加工中，模具的质量对产品质量的保证作用是不言而喻的。注塑PVC或加有阻燃剂等添加剂的塑料制品时，会分解出具有腐蚀性的气体，对模具的表面有一定的化学腐蚀作用，模具在长期运转和保持过程中，容易生锈受蚀，而且随着塑料成型中添加各种成分，模具更容易受蚀。因此对模具表面进行防腐处理有助于提高模具的使用寿命，同时也有助于提高产品质量。同时因塑料模具需要反复的注塑、拔模等操作，还需要其表面有较好的强度、耐磨性等力学特性，才能保证模具的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种塑胶模具的表面处理工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种塑胶模具的表面处理工艺，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
a.先对塑胶模具进行表面除油处理，具体是将塑胶模具放入到化学除油剂中浸泡处理20~25min，完成后取出备用；
b.再对塑胶模具进行水洗处理，具体是用清水对操作a处理后的塑胶模具冲洗一遍后备用；
c.最后对塑胶模具进行干燥处理，具体是将操作b处理后的塑胶模具放入到干燥箱内干燥处理40~50min后取出备用；
（2）渗碳处理：
a.将步骤（1）处理后的塑胶模具预热到600~640℃后放入到真空渗碳炉内；
b.将操作a真空渗碳炉内的环境温度缓慢提升至920~940℃，保证塑胶模具与真空渗碳炉内的环境温度相同且稳定；
c.对塑胶模具进行渗碳处理，具体是向操作b处理后的真空渗碳炉内通入渗碳剂A进行渗碳处理，连续处理2~2.5h后备用，所述的渗碳剂A为乙炔气体；
d.对塑胶模具进行二次渗碳处理，具体是向操作c处理后的真空渗碳炉内通入渗碳剂B进行渗碳处理，连续处理0.5~1h后备用，所述的渗碳剂B中各气体成分及其对应体积份为：8~10份乙炔、0.5~1份氧气、50~60份氩气；
（3）涂层处理：
将步骤（2）处理后的塑胶模具取出，冷却至室温后对其表面进行涂料涂覆处理，完成后将其置于干燥箱内干燥处理30~35min后取出即可；所述的涂料中各成分及其对应重量份为：2~4份硝酸锆、5~8份硅烷偶联剂、1~3份过氧钒酸、4~6份甲基丙烯酸甲酯、6~9份聚丙烯酸钠、30~40份乙醇、7~11份月硅酸钠、70~80份松香树脂、400~500份水。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的化学除油剂为丙酮。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的干燥处理的温度为80~85℃。
进一步的，步骤（2）操作c中所述的渗碳剂A的通入量为1300~1500升/小时。
进一步的，步骤（2）操作d中所述的渗碳剂B的通入量为800~1000升/小时。
进一步的，步骤（3）中所述的干燥处理的温度为65~70℃。
进一步的，步骤（3）中所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的任意一种。
可用于塑胶模具制造的材质有铝合金、锌合金、不锈钢、钢等，对于上述材料的表面处理工艺方法较多，如钝化、磷化、渗氮、渗碳、涂料涂覆等处理，上述方法在模具的加工制造中均可见到。本发明选择先对塑胶模具进行渗碳处理，然后再进行涂料涂覆处理来改善其表面特性，其中在渗碳处理过程中，选择气体渗碳方式可提升渗碳的速率，改善了固体、液体渗碳效果不均匀等问题，在渗碳处理的初期，用渗碳剂A进行一次渗碳处理，处理完成后在塑胶模具的表层形成了一初始的渗碳层，接着又进行了特殊的二次渗碳处理，具体是用渗碳剂B进行渗碳处理，渗碳剂B是由乙炔、氧气和氩气组成，传统渗碳处理方法中会避免氧气、水分等的存在，因为其氧化特性会导致金属工件表层内生成黑色组织，进而会影响工件的疲劳强度等力学特性，但本发明却在渗碳剂中主动添加了氧气成分，因为本发明人在大量实验中发现，少量的黑色组织结构能改善金属材料的耐腐、耐温等特性，具体是添加的氧气能氧化塑胶模具金属表层内的组织，使得部分金属转变为氧化物，如金属铝被氧化成氧化铝，其增强了渗碳层的耐温性能，同时此类金属氧化物表面活性较好，与后续进行的涂层处理的涂料成分的相容结合性强，进一步提升了涂料的涂覆效果，且此二次渗碳处理氧化形成的黑色组织降低了金属表层的渗透性，常规处理时会尽量避免此问题，因为会影响渗碳处理的进程和效果，但本发明先进行了一次渗碳处理，保证了渗碳的效果，此时形成的黑色组织可有效降低了后续塑料制品注塑时有害成分向模具内部渗入的程度，进而提升了防腐的效果，最后进行了涂层处理，在渗碳处理后的模具表面进行了涂料涂覆处理，其中所用的涂料由多种成分合理配制而成，具有很好的防腐、耐温特性，与渗碳处理协同增强了塑胶模具的表面特性。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明对塑胶模具进行了特殊的表面处理操作，明显提升了其耐腐、耐磨、耐温等特性，延长了其使用寿命，具有很好的使用推广价值。
具体实施方式
实施例1
一种塑胶模具的表面处理工艺，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
a.先对塑胶模具进行表面除油处理，具体是将塑胶模具放入到化学除油剂中浸泡处理20min，完成后取出备用；
b.再对塑胶模具进行水洗处理，具体是用清水对操作a处理后的塑胶模具冲洗一遍后备用；
c.最后对塑胶模具进行干燥处理，具体是将操作b处理后的塑胶模具放入到干燥箱内干燥处理40min后取出备用；
（2）渗碳处理：
a.将步骤（1）处理后的塑胶模具预热到600℃后放入到真空渗碳炉内；
b.将操作a真空渗碳炉内的环境温度缓慢提升至920℃，保证塑胶模具与真空渗碳炉内的环境温度相同且稳定；
c.对塑胶模具进行渗碳处理，具体是向操作b处理后的真空渗碳炉内通入渗碳剂A进行渗碳处理，连续处理2h后备用，所述的渗碳剂A为乙炔气体；
d.对塑胶模具进行二次渗碳处理，具体是向操作c处理后的真空渗碳炉内通入渗碳剂B进行渗碳处理，连续处理0.5h后备用，所述的渗碳剂B中各气体成分及其对应体积份为：8份乙炔、0.5份氧气、50份氩气；
（3）涂层处理：
将步骤（2）处理后的塑胶模具取出，冷却至室温后对其表面进行涂料涂覆处理，完成后将其置于干燥箱内干燥处理30min后取出即可；所述的涂料中各成分及其对应重量份为：2份硝酸锆、5份硅烷偶联剂、1份过氧钒酸、4份甲基丙烯酸甲酯、6份聚丙烯酸钠、30份乙醇、7份月硅酸钠、70份松香树脂、400份水。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的化学除油剂为丙酮。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的干燥处理的温度为80℃。
进一步的，步骤（2）操作c中所述的渗碳剂A的通入量为1300升/小时。
进一步的，步骤（2）操作d中所述的渗碳剂B的通入量为800升/小时。
进一步的，步骤（3）中所述的干燥处理的温度为65℃。
进一步的，步骤（3）中所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550。
实施例2
一种塑胶模具的表面处理工艺，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
a.先对塑胶模具进行表面除油处理，具体是将塑胶模具放入到化学除油剂中浸泡处理20~25min，完成后取出备用；
b.再对塑胶模具进行水洗处理，具体是用清水对操作a处理后的塑胶模具冲洗一遍后备用；
c.最后对塑胶模具进行干燥处理，具体是将操作b处理后的塑胶模具放入到干燥箱内干燥处理45min后取出备用；
（2）渗碳处理：
a.将步骤（1）处理后的塑胶模具预热到620℃后放入到真空渗碳炉内；
b.将操作a真空渗碳炉内的环境温度缓慢提升至930℃，保证塑胶模具与真空渗碳炉内的环境温度相同且稳定；
c.对塑胶模具进行渗碳处理，具体是向操作b处理后的真空渗碳炉内通入渗碳剂A进行渗碳处理，连续处理2.3h后备用，所述的渗碳剂A为乙炔气体；
d.对塑胶模具进行二次渗碳处理，具体是向操作c处理后的真空渗碳炉内通入渗碳剂B进行渗碳处理，连续处理0.8h后备用，所述的渗碳剂B中各气体成分及其对应体积份为：9份乙炔、0.8份氧气、55份氩气；
（3）涂层处理：
将步骤（2）处理后的塑胶模具取出，冷却至室温后对其表面进行涂料涂覆处理，完成后将其置于干燥箱内干燥处理32min后取出即可；所述的涂料中各成分及其对应重量份为：3份硝酸锆、6份硅烷偶联剂、2份过氧钒酸、5份甲基丙烯酸甲酯、8份聚丙烯酸钠、35份乙醇、9份月硅酸钠、75份松香树脂、450份水。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的化学除油剂为丙酮。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的干燥处理的温度为83℃。
进一步的，步骤（2）操作c中所述的渗碳剂A的通入量为1400升/小时。
进一步的，步骤（2）操作d中所述的渗碳剂B的通入量为900升/小时。
进一步的，步骤（3）中所述的干燥处理的温度为67℃。
进一步的，步骤（3）中所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh560。
实施例3
一种塑胶模具的表面处理工艺，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
a.先对塑胶模具进行表面除油处理，具体是将塑胶模具放入到化学除油剂中浸泡处理25min，完成后取出备用；
b.再对塑胶模具进行水洗处理，具体是用清水对操作a处理后的塑胶模具冲洗一遍后备用；
c.最后对塑胶模具进行干燥处理，具体是将操作b处理后的塑胶模具放入到干燥箱内干燥处理50min后取出备用；
（2）渗碳处理：
a.将步骤（1）处理后的塑胶模具预热到640℃后放入到真空渗碳炉内；
b.将操作a真空渗碳炉内的环境温度缓慢提升至940℃，保证塑胶模具与真空渗碳炉内的环境温度相同且稳定；
c.对塑胶模具进行渗碳处理，具体是向操作b处理后的真空渗碳炉内通入渗碳剂A进行渗碳处理，连续处理2.5h后备用，所述的渗碳剂A为乙炔气体；
d.对塑胶模具进行二次渗碳处理，具体是向操作c处理后的真空渗碳炉内通入渗碳剂B进行渗碳处理，连续处理1h后备用，所述的渗碳剂B中各气体成分及其对应体积份为：10份乙炔、1份氧气、60份氩气；
（3）涂层处理：
将步骤（2）处理后的塑胶模具取出，冷却至室温后对其表面进行涂料涂覆处理，完成后将其置于干燥箱内干燥处理35min后取出即可；所述的涂料中各成分及其对应重量份为：4份硝酸锆、8份硅烷偶联剂、3份过氧钒酸、6份甲基丙烯酸甲酯、9份聚丙烯酸钠、40份乙醇、11份月硅酸钠、80份松香树脂、500份水。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的化学除油剂为丙酮。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的干燥处理的温度为85℃。
进一步的，步骤（2）操作c中所述的渗碳剂A的通入量为1500升/小时。
进一步的，步骤（2）操作d中所述的渗碳剂B的通入量为1000升/小时。
进一步的，步骤（3）中所述的干燥处理的温度为70℃。
进一步的，步骤（3）中所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh570。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，省去步骤（2）操作d的渗碳剂B中的氧气成分，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，省去步骤（2）操作d处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，省去步骤（3）涂层处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例4
本对比实施例4与实施例2相比，省去步骤（2）操作d处理，同时省去步骤（3）涂层处理，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有的塑胶模具表面渗碳处理方法。
为了对比本发明效果，同时简化实验难度，选择316号不锈钢板材作为实验对象，分别用上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对比实施例4、对照组所述的方法进行表面处理，完成后对处理后的不锈钢板材进行性能测试，具体对比数据如下表1所示：
表1
耐水性（h） 耐盐雾性（h）
实施例2 4200 2650
对比实施例1 3350 2180
对比实施例2 3130 1990
对比实施例3 2000 1620
对比实施例4 1520 1210
对照组 1400 1000
注：上表1中所述的耐水性参照GB/T1733-1993进行测试；所述的耐盐雾性参照GB/T1771-1991进行测试。
由上表1可以看出，本发明处理方法能有效的改善塑胶模具的耐腐特性，提升了其使用品质，延长了其使用寿命；在实际使用中发现，本发明处理后的塑胶模具的表面耐温温度可提升40℃以上，表面更耐磨，涂料涂层更不易出现开裂、脱落等不良现象，综合性能好，具有很好的使用推广价值。

Claims (7)

1.一种塑胶模具的表面处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
a.先对塑胶模具进行表面除油处理，具体是将塑胶模具放入到化学除油剂中浸泡处理20~25min，完成后取出备用；
b.再对塑胶模具进行水洗处理，具体是用清水对操作a处理后的塑胶模具冲洗一遍后备用；
c.最后对塑胶模具进行干燥处理，具体是将操作b处理后的塑胶模具放入到干燥箱内干燥处理40~50min后取出备用；
（2）渗碳处理：
a.将步骤（1）处理后的塑胶模具预热到600~640℃后放入到真空渗碳炉内；
b.将操作a真空渗碳炉内的环境温度缓慢提升至920~940℃，保证塑胶模具与真空渗碳炉内的环境温度相同且稳定；
c.对塑胶模具进行渗碳处理，具体是向操作b处理后的真空渗碳炉内通入渗碳剂A进行渗碳处理，连续处理2~2.5h后备用，所述的渗碳剂A为乙炔气体；
d.对塑胶模具进行二次渗碳处理，具体是向操作c处理后的真空渗碳炉内通入渗碳剂B进行渗碳处理，连续处理0.5~1h后备用，所述的渗碳剂B中各气体成分及其对应体积份为：8~10份乙炔、0.5~1份氧气、50~60份氩气；
（3）涂层处理：
将步骤（2）处理后的塑胶模具取出，冷却至室温后对其表面进行涂料涂覆处理，完成后将其置于干燥箱内干燥处理30~35min后取出即可；所述的涂料中各成分及其对应重量份为：2~4份硝酸锆、5~8份硅烷偶联剂、1~3份过氧钒酸、4~6份甲基丙烯酸甲酯、6~9份聚丙烯酸钠、30~40份乙醇、7~11份月硅酸钠、70~80份松香树脂、400~500份水。
2.根据权利要求1所述的一种塑胶模具的表面处理工艺，其特征在于，步骤（1）操作a中所述的化学除油剂为丙酮。
3.根据权利要求1所述的一种塑胶模具的表面处理工艺，其特征在于，步骤（1）操作c中所述的干燥处理的温度为80~85℃。
4.根据权利要求1所述的一种塑胶模具的表面处理工艺，其特征在于，步骤（2）操作c中所述的渗碳剂A的通入量为1300~1500升/小时。
5.根据权利要求1所述的一种塑胶模具的表面处理工艺，其特征在于，步骤（2）操作d中所述的渗碳剂B的通入量为800~1000升/小时。
6.根据权利要求1所述的一种塑胶模具的表面处理工艺，其特征在于，步骤（3）中所述的干燥处理的温度为65~70℃。
7.根据权利要求1所述的一种塑胶模具的表面处理工艺，其特征在于，步骤（3）中所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的任意一种。
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