CN109468579B - 一种基于真空热处理的模具靶向表面处理方法和渗硼剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于真空热处理的对模具型腔进行靶向表面处理的工艺技术(TSS处理)，属于绿色环保型新工艺技术。针对现有模具渗硼生产的缺点，本发明创新性地采用在模具型腔喷涂渗硼剂和保护层并烘干，然后装入真空高压气淬或真空油淬炉，在模具进行真空淬火处理的加热和保温过程中对模具型腔实施渗硼处理，再对模具进行回火处理，最后清理粘附在模具型腔上的残余渗剂并对模具型腔表面进行抛亮处理。本发明的靶向渗硼技术能稳定地在模具型腔区域得到渗层为Fe2B的单相组织，使渗硼层具有较好的使用性能。该技术方法具备渗硼工艺流程短、节省渗剂、能实现局部表面强化和节能环保的显著优势，因此尤其适合模具渗硼的大规模生产应用。

Description

一种基于真空热处理的模具靶向表面处理方法和渗硼剂
技术领域
本发明涉及金属加工领域，具体而言，涉及一种基于真空热处理的模具靶向表面处理方法和渗硼剂。
背景技术
随着工业技术的迅速发展，模具逐渐成为工业制造中的主要成形工具。在模具使用过程中，模具型腔表面容易出现磨损影响寿命。目前的渗硼处理工艺虽然可以提高模具型腔的耐磨损性能，但是需要耗费大量的渗硼剂，且整个工艺过程复杂，需要耗费大量的能源，无法直接实施真空淬火工艺。
发明内容
本发明提供一种基于真空热处理的模具靶向表面处理方法和渗硼剂。
本发明提供的基于真空热处理的模具靶向表面处理方法具有工艺简单，节能环保的特点，能够得到高耐磨性的模具，模具型腔内形成渗层为Fe2B的单相组织以提高模具的硬度和耐磨性。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的。
第一方面，本发明实施例提供一种渗硼剂，包括B4C 20-40wt％，KBF4 10-30wt％，活性炭2-10wt％，CeO2 5-15wt％和SiC 5-30wt％。
第二方面，本发明实施例提供一种基于真空热处理的模具靶向表面处理方法，模具包括模具型腔，在模具型腔表面涂覆渗硼膏剂和保护层浆料并烘干，渗硼膏剂包括渗硼剂，渗硼剂包括B4C 20-40wt％，KBF4 10-30wt％，活性炭2-10wt％，CeO2 5-15wt％和SiC 5-30wt％，装入真空高压气淬炉或真空油淬炉，在模具进行真空淬火处理的加热和保温过程中对模具型腔实施渗硼处理，再对模具进行回火处理，最后清理粘附在模具型腔的表面的残余渗硼膏剂并对模具型腔表面进行抛亮处理。
本发明涉及一种基于真空热处理的对模具型腔进行靶向表面处理的工艺技术(TSS处理)，真空热处理与表面渗硼处理协同进行，在提高了模具型腔表面性能的同时减少了渗硼剂的用量及模具渗硼后重新加热淬火的能耗。
本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
图1为本发明实施例5及实施例6提供的模具真空热处理的工艺曲线图。
图2为本发明实施例5及实施例6提供的模具渗硼后的XRD图谱。
图3为本发明实施例5提供的模具渗硼后截面金相图。
图4为本发明实施例5提供的模具渗硼后截面硬度梯度图。
图5为本发明实施例5提供的模具渗硼前后磨损率对比图。
图6为本发明实施例6提供的模具渗硼后截面金相图。
图7为本发明实施例6提供的模具渗硼后截面硬度梯度图。
图8为本发明实施例6提供的模具渗硼前后磨损率对比图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件的，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
作为本发明的一个方面，本发明提供一种渗硼剂。渗硼剂包括B4C 20-40wt％，KBF410-30wt％，活性炭2-10wt％，CeO2 5-15wt％和SiC 5-30wt％，例如可以包括：B4C 18-40wt％，KBF4 10-30wt％，活性炭2-10wt％，CeO2 5-15wt％和SiC 5-28wt％。在一些实施方式中，渗硼剂例如可以包括：B4C 30wt％，KBF4 25wt％，活性炭5wt％，CeO2 10wt％，SiC30wt％；或者，可以包括B4C 40wt％，KBF4 20wt％，活性炭7wt％，CeO2 13wt％，SiC 20wt％；或者为：B4C 33wt％，KBF4 28wt％，活性炭9wt％，CeO2 15wt％和SiC 15wt％，或者为：B4C19wt％，KBF4 28wt％，活性炭10wt％，CeO2 15wt％和SiC 28wt％。
该渗硼剂组合物中，B4C作为硼源提供渗硼处理中所需的活性硼原子。KBF4作为催渗活化剂参与供硼反应，促使活性硼原子的产生，同时自身也产生一定的活性硼原子，不仅提高了渗硼速度，降低渗硼温度，并且还稳定了渗层结构。CeO2作为另外一种活化剂与KBF4协同作用促进渗硼过程的进行。活性炭与SiC作为填充剂调节硼势，增加渗硼剂的松散性。该渗硼剂的组合可以更好地进行渗硼，形成渗层为Fe2B的单相组织，提高模具型腔的硬度和耐磨性。
在一些实施方式中，渗硼剂还可以包括Na2B4O7 20-35wt％和Na3AlF6 5-15wt％。Na2B4O7可以与B4C共同作为硼源促进渗硼过程的进行。Na3AlF6作为活化剂可以与KBF4，CeO2配合以提高渗速。例如：在一些实施方式中，渗硼剂的组成可以为B4C 20wt％，KBF4 10wt％，活性炭5wt％，CeO2 10wt％，SiC 30wt％，Na2B4O7 20wt％，Na3AlF6 5wt％，或B4C 25wt％，KBF4 11wt％，活性炭4wt％，CeO2 10wt％，SiC 6wt％，Na2B4O7 35wt％，Na3AlF6 9wt％，或B4C25wt％，KBF4 15wt％，活性炭7wt％，CeO2 8wt％，SiC 18wt％，Na2B4O7 21wt％，Na3AlF66wt％，或B4C 35wt％，KBF4 11wt％，活性炭3wt％，CeO2 8wt％，SiC 7wt％，Na2B4O7 21wt％，Na3AlF6 15wt％。
第二方面，本发明提供一种基于真空热处理的模具靶向表面处理方法，包括以下步骤：
模具包括模具型腔，在模具型腔表面涂覆渗硼膏剂和保护层浆料并烘干。
其中，渗硼膏剂包括渗硼剂和粘结剂，渗硼剂选用上述的渗硼剂，粘结剂可以是松香酒精、羧甲基纤维素及水玻璃中的一种。
在一些实施方式中，渗硼剂可以与粘结剂溶液混合后再通过喷涂等方式涂覆于模具型腔的表面。例如，按以下方式在模具型腔表面形成渗硼膏剂层，包括以下步骤：
步骤S1：将渗硼膏剂涂覆于模具型腔表面，烘干；重复进行多次步骤S1，至形成的渗硼膏剂层厚度为4-6mm。其中，多次是指至少四次。此方式形成的渗硼膏剂层没有裂纹且渗硼膏剂干燥后里面没有气泡影响渗硼效果，渗硼膏剂层的厚度4-6mm，例如4.5mm，5mm，5.5mm，该厚度范围的渗硼膏剂层在保证达到渗硼效果的同时减少了渗硼剂的用量。
模具型腔表面的粗糙度Ra值小于0.8μm，例如小于0.3μm，当模具型腔表面的粗糙度较小时渗硼层与基体结合力更强。
本发明提供的实施方式中只对模具的型腔区域涂覆渗硼膏剂，渗硼剂用量少，节约了生产成本。
其中保护层浆料包括耐火泥和粘结剂，粘结剂可以是松香酒精、羧甲基纤维素及水玻璃中的一种。
在一些实施方式中，保护层用料可以与粘结剂溶液混合后再通过喷涂等方式涂覆于渗硼膏剂层的表面。例如，按以下方式在渗硼膏剂层表面形成保护层，包括以下步骤：
S2：将所述保护层浆料涂覆于所述渗硼膏剂层表面，烘干；
重复进行多次步骤S2，至形成的所述保护层厚度为2-4mm。其中，多次是指至少两次。此方式形成的保护层没有裂纹且保护层里面没有气泡影响保护效果，保护层的厚度2-4mm，例如2.5mm，3.5mm等。保护涂层充分干燥后没有裂纹，并且能完全闭封住渗硼剂层。
本发明提供的实施方式中，在渗硼剂表面喷涂保护层，以防止渗硼剂在高温挥发泄露到真空淬火炉炉膛而污染真空炉设备。
金属热处理是指将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又在不同的介质中以不同速度冷却，通过改变金属材料表面或内部的显微组织结构来控制其性能的一种工艺，金属热处理可以提高模具的力学性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性能。
装入真空高压气淬炉或真空油淬炉，在模具进行真空淬火处理的加热和保温过程中对模具型腔实施渗硼处理。
在本发明提供的一些实施方式中，将涂覆有渗硼剂和保护层的模具装入真空高压气淬炉或真空油淬炉对模具进行真空热处理。由于模具型腔表面已经涂覆了渗硼剂和保护层，在真空热处理的同时渗硼剂中的活性硼会热扩散入模具型腔表层，达到真空热处理和表面渗硼处理协同进行的效果，减少了对模具渗硼冷却后重新加热淬火的能耗。由于渗硼过程是在真空淬火炉里进行，跟传统固体粉末法和盐浴法渗硼生产相比，本发明提供的实施方式属于环保型工艺技术。
在本发明提供的一些实施方式中，在真空热处理的过程中需要在900-950℃条件下保温3-5h以加强表面渗硼的效果。
在其他的一些实施方式中，对于有效厚度在250毫米以上的型腔较复杂的大型模具，模具型腔精抛前需要对模具实施真空去应力处理，在真空热处理时候需要实施分级淬火，以减少模具在真空热处理过程中的变形量。
对模具进行回火处理。
回火处理是指将经过淬火的金属工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的工艺。回火处理可以提高金属工件的组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使金属工件的几何尺寸和性能保持稳定。
在本发明提供的一些实施方式中，在模具进行真空淬火后采用充氮气保护的回火炉回火、每次回火之间进行基体硬度的检测，以模具基体硬度要求调整回火温度，进行2-3次回火。在另外一些实施方式中，也可以进行多次回火，如4、5次等。采用氮气保护的回火炉进行回火可以避免模具被氧化，多次回火的方式可以保证模具的几何尺寸和性能保持稳定。
清理粘附在模具型腔上的残余渗硼膏剂及保护层并对模具型腔表面进行抛亮处理。
在本发明提供的一些实施方式中，在回火结束后用橡胶榔头等工具去除粘附在模具型腔上的残余渗剂及保护层，用喷砂机喷砂清理模具型腔表面粘附的残留渗硼剂，再用抛光工具软羊毛球和金刚石研磨膏抛亮模具型腔，确保模具型腔表面的粗糙度符合模具使用要求。
综上，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)渗硼处理与真空热处理协同进行，减少了对模具渗硼冷却后重新加热淬火的能耗。
(2)能对模具实施靶向渗硼，只对模具型腔区域进行表面处理，渗剂用量少，节约了生产成本。
(3)由于渗硼过程是在真空淬火炉里进行，跟传统固体粉末法和盐浴法渗硼生产相比属于环保型技术。
(4)在渗硼剂上面喷涂保护层，可以防止渗硼剂高温挥发泄露到真空淬火炉炉膛而污染真空炉设备。
(5)形成渗层为Fe2B的单相组织，提高模具型腔的硬度和耐磨性，同时提高渗硼层的韧性。
以下结合具体实施例对本发明的基于真空热处理的模具靶向表面处理方法及渗硼剂作进一步的详细描述。
实施例1
一种渗硼剂，包括B4C 27.2wt％，KBF4 28wt％，活性炭5wt％，CeO2 11wt％，SiC28.8wt％。
实施例2
一种渗硼剂，包括B4C 28wt％，KBF4 29.5wt％，活性炭8.5wt％，CeO2 6wt％，SiC28wt％。
实施例3
一种渗硼剂，包括B4C 22wt％，KBF4 13wt％，活性炭6wt％，CeO2 7wt％，SiC8wt％，Na2B4O7 30wt％，Na3AlF6 14wt％。
实施例4
一种渗硼剂，包括B4C 31wt％，KBF4 11wt％，活性炭2.5wt％，CeO2 9wt％，SiC10wt％，Na2B4O7 22.5wt％，Na3AlF6 14wt％。
实施例5
以H13钢模具为例进行试验，随炉放尺寸为15×15×6mm的样品进行渗硼并做相关检测，测磨损率样品尺寸为10×10×36mm一起随炉做渗硼。H13钢成分如下(wt.％)：0.42％C，4.93％Cr，1.40％Mo，0.98％Si，0.97％V，0.30％Mn，0.018％P，0.005％S，余量为Fe。
本实施例中所采用的模具其加工和模具型腔抛光由模具厂完成，模具型腔面粗糙度为0.3μm左右，用无水乙醇清洗模具型腔面和随炉样品。
配置羧甲基纤维素粘结剂溶液，按含量为2％的质量浓度配置羧甲基纤维素水溶液，在50℃下搅拌溶解羧甲基纤维素于蒸馏水中，配置好的粘结剂水溶液放在水浴锅里25℃恒温保温。
配置渗硼膏剂，渗硼剂具体包括：B4C 35wt％，KBF4 25wt％，活性炭5wt％，CeO210wt％，SiC 25wt％。将渗硼剂与粘结剂水溶液按质量比2:1的比例称取后放进搅拌机料桶里，人工搅拌初步混合，再用搅拌分散机以1000转每分钟转速搅拌分散浆料，搅拌15分钟。
把分散搅拌均匀的渗硼膏剂分到若干个容器里，人工刷涂或用喷枪喷涂渗硼膏剂于模具型腔面和样品表面，每涂覆一次，在120℃烘干60分钟左右，反复涂覆若干次，渗硼膏剂涂覆和烘干操作遵循少量多次原则，渗硼膏剂充分干燥后厚度在5毫米左右。
配置保护层浆料，将保护料与粘结剂水溶液按质量比2:1的比例称取后放进搅拌机料桶里，人工搅拌初步混合，再用搅拌分散机以1000转每分钟转速搅拌分散浆料，搅拌15分钟。
把分散搅拌均匀的保护层浆料分到若干个容器里，人工刷涂或用喷枪喷涂浆料于渗剂表面，每涂覆一次，在120℃烘干60分钟左右，反复涂覆若干次，保护层充分干燥后厚度在2毫米左右。
真空热处理与表面处理协同进行，将型腔涂覆有渗硼剂和保护层的H13钢模具装入真空高压气淬炉，模具型腔朝外摆放，热处理工艺如图1。热处理出炉后采用充氮气保护回火炉回火、每次回火之间进行基体硬度的检测，以模具基体硬度要求调整回火温度，进行三次回火。
回火结束后用橡胶榔头敲掉在模具型腔上的渗剂，用喷砂机清理模具型腔表面粘附的残留渗剂，再用抛光工具软羊毛球和金刚石研磨膏抛亮模具型腔。
实施例6
以Cr12MoV钢模具为例进行试验，随炉样品尺寸为15×15×6mm，测磨损率样品尺寸为10×10×36mm也一起随炉做渗硼。Cr12MoV钢成分如下(wt.％)：1.45％C，0.23％Si，0.24％Mn，11.8％Cr，0.46％Mo，0.19％V，S:≤0.03％，P:≤0.03％，余量为Fe。
本实施例中所采用的模具其加工和模具型腔抛光由模具厂完成，模具型腔面粗糙度为0.2μm左右，用无水乙醇清洗模具型腔面和随炉样品。
采用市售的水玻璃粘结剂溶液。
配置渗硼膏剂，渗硼剂具体包括B4C 20wt％，KBF4 10wt％，活性炭5wt％，CeO210wt％，SiC 30wt％，Na2B4O7 20wt％，Na3AlF6 5wt％，将渗硼剂与水玻璃溶液按质量比2:1的比例称取后放进搅拌机料桶里，人工搅拌初步混合，再用搅拌分散机以1000转每分钟转速搅拌分散浆料，搅拌15分钟。
把分散搅拌均匀的浆料分到若干个容器里，人工刷涂或用喷枪喷涂浆料于模具型腔面和样品表面，每涂覆一次，在120℃烘干60分钟左右，反复涂覆若干次，渗硼膏剂涂覆和烘干操作遵循少量多次原则，渗硼膏剂充分干燥后厚度在5毫米左右。
配置保护层浆料，将保护料与水玻璃溶液按质量比2:1的比例称取后放进搅拌机料桶里，人工搅拌初步混合；再用搅拌分散机以1000转每分钟转速搅拌分散浆料，搅拌15分钟。
把分散搅拌均匀的保护层浆料分到若干个容器里，人工刷涂或用喷枪喷涂浆料于渗剂表面，每涂覆一次，在120℃烘干60分钟左右，反复涂覆若干次，保护层充分干燥后厚度在3毫米左右。
真空热处理与表面处理协同进行，模具装炉时模具型腔朝外侧摆放，热处理工艺如附图1，需要增加在930℃保温4h以加强表面处理的效果。热处理出炉后采用充氮气保护回火炉回火，每次回火之间进行基体硬度的检测，以模具基体硬度要求调整回火温度，进行两次回火。
回火结束后用橡胶榔头敲掉在模具型腔上的渗剂，用喷砂机喷砂清理模具型腔表面粘附的残留渗剂，再用抛光工具软羊毛球和金刚石研磨膏抛亮模具型腔。
实施例7
以与实施例5相同的材料H13钢模具为例进行试验，随炉放尺寸为15×15×6mm的样品进行渗硼并做相关检测，测磨损率样品尺寸为10×10×36mm一起随炉做渗硼。
本实施例中所采用的模具其加工和模具型腔抛光由模具厂完成，模具型腔面粗糙度为0.5μm左右，用无水乙醇清洗模具型腔面和随炉样品。
配置松香酒精粘结剂溶液，按含量为5％的质量浓度配置松香酒精溶液，在25℃下搅拌溶解松香于酒精中，配置好的粘结剂溶液放在水浴锅里25℃恒温保温。
配置渗硼膏剂，渗硼剂具体包括：B4C 20wt％，KBF4 30wt％，活性炭7wt％，CeO213wt％，SiC 30wt％。渗硼剂与粘结剂溶液按质量比2:1的比例称取后放进搅拌机料桶里，人工搅拌初步混合；再用搅拌分散机以500转每分钟转速搅拌分散浆料，搅拌15分钟。
把分散搅拌均匀的浆料分到若干个容器里，人工刷涂或用喷枪喷涂浆料于模具型腔面和样品表面，每涂覆一次，在60℃烘干30分钟左右，反复涂覆若干次，渗硼膏剂涂覆和烘干操作遵循少量多次原则，渗硼膏剂充分干燥后厚度在6毫米左右。
配置保护层浆料，将保护料与粘结剂溶液按质量比1.8:1的比例称取后放进搅拌机料桶里，人工搅拌初步混合，再用搅拌分散机以500转每分钟转速搅拌分散浆料，搅拌15分钟。
把分散搅拌均匀的保护层浆料分到若干个容器里，人工刷涂或用喷枪喷涂浆料于渗剂表面，每涂覆一次，在60℃烘干30分钟左右，反复涂覆若干次，保护层充分干燥后厚度在4毫米左右。
真空热处理与表面处理协同进行，模具装入真空高压气淬炉时模具型腔朝外摆放，热处理工艺与实施例5相同。真空淬火出炉后采用充氮气保护回火炉回火、每次回火之间进行基体硬度的检测，以模具基体硬度要求调整回火温度，进行4次回火。
回火结束后用橡胶榔头敲掉在模具型腔上的渗剂，用喷砂机清理模具型腔表面粘附的残留渗剂，再用抛光工具软羊毛球和金刚石研磨膏抛亮模具型腔。
实施例8
以与实施例5相同的材料H13钢模具为例进行试验，随炉放尺寸为15×15×6mm的样品进行渗硼并做相关检测，测磨损率样品尺寸为10×10×36mm一起随炉做渗硼。
本实施例中所采用的模具其加工和模具型腔抛光由模具厂完成，模具型腔面粗糙度为0.7μm左右，用无水乙醇清洗模具型腔面和随炉样品。
配置羧甲基纤维素溶液，按含量为2％的质量浓度配置羧甲基纤维素水溶液，在50℃下搅拌溶解羧甲基纤维素于蒸馏水中，配置好的粘结剂水溶液放在水浴锅里25℃恒温保温。
配置渗硼膏剂浆料，渗硼剂具体包括B4C 27wt％，KBF4 9wt％，活性炭4wt％，CeO210wt％，SiC 6wt％，Na2B4O7 35wt％，Na3AlF6 9wt％。渗硼剂与粘结剂水溶液按质量比2:1的比例称取后放进搅拌机料桶里，人工搅拌初步混合；再用搅拌分散机以1000转每分钟转速搅拌分散浆料，搅拌15分钟。
把分散搅拌均匀的渗硼膏剂浆料分到若干个容器里，人工刷涂或用喷枪喷涂浆料于模具型腔面和样品表面，每涂覆一次，在100℃烘干60分钟左右，反复涂覆若干次，渗硼膏剂涂覆和烘干操作遵循少量多次原则，渗硼膏剂充分干燥后厚度在6毫米左右。
配置保护层浆料，将保护料与粘结剂水溶液按质量比2.5:1的比例称取后放进搅拌机料桶里，人工搅拌初步混合；再用搅拌分散机以1000转每分钟转速搅拌分散浆料，搅拌15分钟。
把分散搅拌均匀的保护层浆料分到若干个容器里，人工刷涂或用喷枪喷涂浆料于渗剂表面，每涂覆一次，在100℃烘干60分钟左右，反复涂覆若干次，保护层充分干燥后厚度在3毫米左右。
真空热处理与表面处理协同进行，模具装入真空高压气淬炉时模具型腔朝外摆放，热处理工艺与实施例5相同。淬火出炉后采用充氮气保护回火炉回火、每次回火之间进行基体硬度的检测，以模具基体硬度要求调整回火温度，进行3次回火。
回火结束后用橡胶榔头敲掉在模具型腔上的渗剂，用喷砂机清理模具型腔表面粘附的残留渗剂，再用抛光工具软羊毛球和金刚石研磨膏抛亮模具型腔。
试验例1
对实施例5及实施例6中的样品采用3000目砂纸抛亮后测显微硬度，实施例5中H13钢的表面硬度为1400-1700HV0.1，实施例6中Cr12MoV钢的表面硬度为1500-1800HV0.1。
对实施例5中的H13钢及实施例6中的Cr12MoV钢的随炉样品表面进行X射线衍射(XRD)测试，结果如图2所示，经过与标准图谱比对后可知实施例5中渗硼层为Fe2B相，虽然FeB相硬度高于Fe2B相的，但FeB相具有较大脆性，渗硼层为Fe2B相时模具使用性能较好。实施例6中渗硼层为Fe2B相，渗硼层使用性能较好。
测定实施例5和6中随炉样品截面金相，实施例5中H13钢的结果如图3，H13钢渗硼层带有齿状特征，Fe2B相厚度为40-50微米，渗层均匀致密连续，从金相白亮层测的显微硬度值与表面测试值一致，在1400HV0.1以上。截面硬度梯度如图4，从截面硬度梯度可看出，以大于基体硬度100HV作为渗层与基体的界面，渗硼层厚度约为60微米。
实施例6中样品截面金相如图6，由于碳和合金含量均较高，故其渗硼层前沿比较平钝，渗层均匀致密连续，渗硼层厚度约50微米。从金相白亮层测的显微硬度值与表面测试值一致，在1500HV0.1以上。截面硬度梯度如图7，从截面硬度梯度可看出，以大于基体硬度100HV作为渗层与基体的界面，渗硼层厚度约为60微米。
采用UMT-3型摩擦磨损设备对实施例5和6中渗硼后的测磨损率样品和未渗硼样品进行球-平面往复式干摩擦磨损实验，磨损测试样品尺寸为10×10×36mm，进行摩擦实验的表面面积为10×36mm。摩擦副为Al2O3陶瓷球，直径为9.5mm，硬度为2800HV。
将实施例5中的H13钢测磨损率的渗硼样品及未渗硼样品加热到700℃，实施例6中的Cr12MoV钢测磨损率的渗硼样品及未渗硼样品在室温25℃条件下进行磨损实验，其他条件相同，载荷为20N，摩擦时间为20min，总滑行距离为120m。体积磨损率按Ws＝V/(p·d)计算，式中V为磨损体积，d为滑行总距离，p为载荷。利用NPFLEX-LA型表面轮廓仪测量摩擦磨损试样的磨损体积。实施例5的磨损率结果如图5，图5中A图为未渗硼样品磨损率的结果，B图为渗硼样品磨损率的结果，可以看出，在700℃温度下进行摩擦磨损实验，渗硼后的H13钢磨损率能下降约40％，硼化物层具有较高的红硬性，热稳定性好，同时具备良好的高温抗氧化性，故能大幅度提高H13钢的热磨损性能。未渗硼试样在700℃高温磨损实验条件下，基体硬度下降，而且在高温下容易氧化，造成磨损量的增加。因此，渗硼层可以显著提高H13钢的高温耐磨损性能。
实施例6的磨损率结果如图8，图8中A图为未渗硼样品磨损率的结果，B图为渗硼样品磨损率的结果，从磨损结果可看出：在25℃条件下对Cr12MoV钢进行干摩擦磨损实验，渗硼层高硬度的耐磨性在室温能更好发挥出来，渗硼后的样品磨损率相比未渗硼样品，其磨损率可以下降约80％，显示出了渗硼处理能非常有效地提高冷作模具的耐磨损性能。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种基于真空热处理的模具靶向表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
所述模具包括模具型腔，所述模具型腔表面粗糙度Ra值预先处理至小于0.3μm，将渗硼膏剂涂覆于所述模具型腔表面，烘干，至形成的所述渗硼膏剂层厚度为4-6mm，在渗硼膏剂层上涂覆保护层浆料并烘干，所述渗硼膏剂包括渗硼剂和粘接剂，所述渗硼剂包括B4C 20-40wt％，KBF4 10-30wt％，活性炭2-10wt％，CeO2 5-15wt％，SiC 5-30wt％，Na2B4O7 20-35wt％和Na3AlF6 5-15wt％；装入真空高压气淬或真空油淬炉，在所述模具进行真空淬火处理的加热和保温过程中对所述模具型腔实施渗硼处理；再对所述模具进行回火处理；最后清理粘附在所述模具型腔上的残余所述渗硼膏剂及所述保护层浆料并对所述模具型腔表面进行抛亮处理。
2.如权利要求1所述的基于真空热处理的模具靶向表面处理方法，其特征在于，所述保护层浆料包括耐火泥与粘结剂。
3.如权利要求2所述的基于真空热处理的模具靶向表面处理方法，其特征在于，在所述渗硼膏剂层表面形成保护层，包括：
S2：将所述保护层浆料涂覆于所述渗硼膏剂层表面，烘干；
重复进行多次步骤S2，至形成的所述保护层厚度为2-4mm。
4.如权利要求1所述的基于真空热处理的模具靶向表面处理方法，其特征在于，所述真空热处理的保温温度为900-950℃。
5.如权利要求4所述的基于真空热处理的模具靶向表面处理方法，其特征在于，所述真空热处理的保温时间为3-5小时。
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