CN113046698A - 一种金属钢板板圆盘滚刀刃等离子注入钛方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属钢板板圆盘滚刀刃等离子注入钛方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一、对滚刀表面进行预处理;步骤二、对步骤一中的滚刀进行电弧磁过滤,并对滚刀表面沉积4‑6微米的TI;步骤三、对步骤二中的滚刀表面进行多层结构的等离子渗入。与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明采用对滚刀表面进行等离子渗钛技术增强了刀刃的抵抗强度,通过多层结构的等离子渗入,解决了剪切钢板过程中刀刃崩缺的问题,使用寿命提升了2.5‑3.5倍,通过该方式后在进行公司特有的PVD涂层,寿命进一步增加,在此基础上,我们可以使用PVD涂层增效,在高速钢刀具,模具和工业零件表面镀膜和涂层有良好的使用价值。
Description
技术领域
本发明涉及等离子渗钛表面处理技术领域,具体为一种金属钢板板圆盘滚刀刃等离子注入钛方法。
背景技术
现在的PVD等离子渗氮方法,如专利2016108644364中,名称为一种合金钢表面渗氮后原位PVD镀膜的一体化复合处理方法,本发明公开了一种合金钢表面渗氮后原位PVD镀膜的一体化复合处理方法。首先将基体研磨、抛光、超声清洗,再利用电弧增强型辉光放电技术对其表面进行等离子清洗与刻蚀;而后进行离子渗氮处理,得到渗氮层;最后在相近温度和气压条件下,原位进行先进等离子体辅助电弧镀膜处理,基体加负偏压,在渗氮层上得到硬质膜。本发明由于在同一设备上存储、汇总编程,在相近温度、气压条件下,一体化执行PN-PVD复合处理工艺,渗氮过程中高密度的等离子体对基体进行清洗刻蚀,提高了渗氮速率,也对膜层生长初期产生了电子加热作用,该复合处理工艺显著提高了涂层与基体的附着性,改善其耐磨性能,有效提高了涂层刀具、模具和机械零部件的综合性能。
在汽车钢板的强度从980MP提升到1180MP,未来甚至提升到1400MP, 通常的PVD等离子渗氮等方式,都没法解决在滚刀剪切高强度板的崩缺稳定,通用的方法只能解决,在980MP以下含980MP的寿命提高问题,但提高到 1180MP和板厚提高到1.2mm后,上述提出的表面处理技术都遇到了一个难题,在剪切钢板的过程中,发生了刀刃崩缺的问题,而非磨损问题,使得使用的寿命在200吨左右,使用周期短。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属钢板板圆盘滚刀刃等离子注入钛方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种金属钢板板圆盘滚刀刃等离子注入钛方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤一、对滚刀表面进行预处理;
步骤二、对步骤一中的滚刀进行电弧磁过滤,并对滚刀表面沉积4-6微米的TI;
步骤三、对步骤二中的滚刀表面进行多层结构的等离子渗入。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明采用对滚刀表面进行等离子渗钛技术增强了刀刃的抵抗强度,通过多层结构的等离子渗入,解决了剪切钢板过程中刀刃崩缺的问题,使用寿命提升了2.5-3.5倍,通过该方式后在进行公司特有的PVD涂层,寿命进一步增加,但该步为核心,只有在此基础上,我们可以使用PVD涂层增效,在高速钢刀具,模具和工业零件表面镀膜和涂层有良好的使用价值。
在一些实施方式中,步骤一中的预处理方式为,将滚刀置于等离子强度大于200电子伏特的环境中,在滚刀表面形成的温度范围为1100-1300℃。
在一些实施方式中,所述滚刀的表面形成的表面辉光放电,电压为 400-500V,利用辉光等离子体对表面进行清洗,辉光等离子体为200KHZ。
在一些实施方式中,步骤二中辉光等离子放电的滚刀放置于等离子化学热处理炉中,预抽真空至1×10-4Pa,并通入O和N气体,控制O和N气体的流量比。
在一些实施方式中,所述多层结构的等离子渗入,首先电弧过滤的 TICRVAL金属离子放电,对滚刀的处理温度小于400℃,处理深度为10-20微米。
在一些实施方式中,所述TICRVAL金属离子的配比为TI 80%、CR 10%、 V 5%和AL5%。
在一些实施方式中,对滚刀表面形成的表面辉光放电,副偏压升至 400V-500V,在200KHZ下,表面温度升至1100℃以上,时间为60min,继而在滚刀表面沉积1微米的V。
在一些实施方式中,重复所述权利要求7中的对滚刀表面形成辉光放电过程,副偏压升至400V-500V,在200KHZ下,表面温度升至1100℃以上,时间为30min.
具体实施方式
下面,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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。
本发明提供如下技术方案:
实施例1
一种金属钢板板圆盘滚刀刃等离子注入钛方法,包括如下步骤:
步骤一、对滚刀表面进行预处理,预处理方式为,将滚刀置于等离子强度大于200电子伏特的环境中,在滚刀表面形成的温度范围为1100℃;
步骤二、对步骤一中的滚刀进行电弧磁过滤,并对滚刀表面沉积4-6微米的TI;滚刀的表面形成的表面辉光放电,电压为400V,利用辉光等离子体对表面进行清洗,辉光等离子体为200KHZ,辉光等离子放电的滚刀放置于等离子化学热处理炉中,预抽真空至1×10- 4Pa,并通入O和N气体,控制和N气体的流量比;
步骤三、对步骤二中的滚刀表面进行多层结构的等离子渗入,首先电弧过滤的TICRVAL金属离子放电,对滚刀的处理温度小于400℃,处理深度为 10微米,TICRVAL金属离子的配比为TI 80%、CR 10%、V 5%和AL5%,对滚刀表面形成的表面辉光放电,副偏压升至400V,在200KHZ下,表面温度升至 1100℃以上,时间为60min,继而在滚刀表面沉积1微米的V;重复对滚刀表面形成辉光放电过程,副偏压升至400V,在200KHZ下,表面温度升至1100℃以上,时间为30min。
TICRVAL金属离子和ON气体的质量重量份比为70%:30%。
实施例2
一种金属钢板板圆盘滚刀刃等离子注入钛方法,包括如下步骤:
步骤一、对滚刀表面进行预处理,预处理方式为,将滚刀置于等离子强度大于200电子伏特的环境中,在滚刀表面形成的温度范围为1150℃;
步骤二、对步骤一中的滚刀进行电弧磁过滤,并对滚刀表面沉积5微米的 TI;滚刀的表面形成的表面辉光放电,电压为425V,利用辉光等离子体对表面进行清洗,辉光等离子体为200KHZ,辉光等离子放电的滚刀放置于等离子化学热处理炉中,预抽真空至2×10-4Pa,并通入O和N气体,控制和N气体的流量比;
步骤三、对步骤二中的滚刀表面进行多层结构的等离子渗入,首先电弧过滤的TICRVAL金属离子放电,对滚刀的处理温度小于400℃,处理深度为 13微米,TICRVAL金属离子的配比为TI 80%、CR 10%、V 5%和AL5%,对滚刀表面形成的表面辉光放电,副偏压升至425V,在200KHZ下,表面温度升至 1100℃以上,时间为60min,继而在滚刀表面沉积1微米的V;重复对滚刀表面形成辉光放电过程,副偏压升至425V,在200KHZ下,表面温度升至1100℃以上,时间为30min。
TICRVAL金属离子和ON气体的质量重量份比为70%:30%。
实施例3
一种金属钢板板圆盘滚刀刃等离子注入钛方法,包括如下步骤:
步骤一、对滚刀表面进行预处理,预处理方式为,将滚刀置于等离子强度大于200电子伏特的环境中,在滚刀表面形成的温度范围为1200℃;
步骤二、对步骤一中的滚刀进行电弧磁过滤,并对滚刀表面沉积5微米的 TI;滚刀的表面形成的表面辉光放电,电压为450V,利用辉光等离子体对表面进行清洗,辉光等离子体为200KHZ,辉光等离子放电的滚刀放置于等离子化学热处理炉中,预抽真空至3×10-4Pa,并通入O和N气体,控制和N气体的流量比;
步骤三、对步骤二中的滚刀表面进行多层结构的等离子渗入,首先电弧过滤的TICRVAL金属离子放电,对滚刀的处理温度小于400℃,处理深度为 16微米,TICRVAL金属离子的配比为TI 80%、CR 10%、V 5%和AL5%,对滚刀表面形成的表面辉光放电,副偏压升至475V,在200KHZ下,表面温度升至 1100℃以上,时间为60min,继而在滚刀表面沉积1微米的V;重复对滚刀表面形成辉光放电过程,副偏压升至475V,在200KHZ下,表面温度升至1100℃以上,时间为30min。
TICRVAL金属离子和ON气体的质量重量份比为70%:30%。
实施例4
一种金属钢板板圆盘滚刀刃等离子注入钛方法,包括如下步骤:
步骤一、对滚刀表面进行预处理,预处理方式为,将滚刀置于等离子强度大于200电子伏特的环境中,在滚刀表面形成的温度范围为1300℃;
步骤二、对步骤一中的滚刀进行电弧磁过滤,并对滚刀表面沉积6微米的 TI;滚刀的表面形成的表面辉光放电,电压为500V,利用辉光等离子体对表面进行清洗,辉光等离子体为200KHZ,辉光等离子放电的滚刀放置于等离子化学热处理炉中,预抽真空至4×10-4Pa,并通入O和N气体,控制和N气体的流量比;
步骤三、对步骤二中的滚刀表面进行多层结构的等离子渗入,首先电弧过滤的TICRVAL金属离子放电,对滚刀的处理温度小于400℃,处理深度为 10-20微米,TICRVAL金属离子的配比为TI 80%、CR 10%、V 5%和AL5%,对滚刀表面形成的表面辉光放电,副偏压升至500V,在200KHZ下,表面温度升至1100℃以上,时间为60min,继而在滚刀表面沉积1微米的V;重复对滚刀表面形成辉光放电过程,副偏压升至500V,在200KHZ下,表面温度升至1100℃以上,时间为30min。
TICRVAL金属离子和ON气体的质量重量份比为70%:30%。
实施例5
采用PVD等离子渗氮方法对滚刀表面进行处理。
实验数据:
钢板强度为1400MP下,滚刀表面处理后;使用寿命如下:
实施例1 500吨,
实施例2 600吨,
实施例3 750吨,
实施例4 650吨,
实施例5 200吨。
由上述数据可得知,等离子渗钛方式的使用寿命相较于PVD等离子渗氮方式,使用寿命提升了2.5-3.5倍。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种金属钢板板圆盘滚刀刃等离子注入钛方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤一、对滚刀表面进行预处理;
步骤二、对步骤一中的滚刀进行电弧磁过滤,并对滚刀表面沉积4-6微米的TI;
步骤三、对步骤二中的滚刀表面进行多层结构的等离子渗入。
2.根据权利要求1所述的一种金属钢板板圆盘滚刀刃等离子注入钛方法,其特征在于:步骤一中的预处理方式为,将滚刀置于等离子强度大于200电子伏特的环境中,在滚刀表面形成的温度范围为1100-1300℃。
3.根据权利要求2所述的一种金属钢板板圆盘滚刀刃等离子注入钛方法,其特征在于:所述滚刀的表面形成的表面辉光放电,电压为400-500V,利用辉光等离子体对表面进行清洗,辉光等离子体为200KHZ。
4.根据权利要求3所述的一种金属钢板板圆盘滚刀刃等离子注入钛方法,其特征在于:步骤二中辉光等离子放电的滚刀放置于等离子化学热处理炉中,预抽真空至1×10-4Pa-4×10-4Pa,并通入O和N气体,控制和N气体的流量比。
5.根据权利要求1所述的一种金属钢板板圆盘滚刀刃等离子注入钛方法,其特征在于:所述多层结构的等离子渗入,首先电弧过滤的TICRVAL金属离子放电,对滚刀的处理温度小于400℃,处理深度为10-20微米。
6.根据权利要求5所述的一种金属钢板板圆盘滚刀刃等离子注入钛方法,其特征在于:所述TICRVAL金属离子的配比为TI 80%、CR 10%、V 5%和AL5%。
7.根据权利要求6所述的一种金属钢板板圆盘滚刀刃等离子注入钛方法,其特征在于:对滚刀表面形成的表面辉光放电,副偏压升至400V-500V,在200KHZ下,表面温度升至1100℃以上,时间为60min,继而在滚刀表面沉积1微米的V。
8.根据权利要求7所述的一种金属钢板板圆盘滚刀刃等离子注入钛方法,其特征在于:重复所述权利要求7中的对滚刀表面形成辉光放电过程,副偏压升至400V-500V,在200KHZ下,表面温度升至1100℃以上,时间为30min。
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