CN113352565B - 一种高性能碳化铬渗透的机筒螺杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能碳化铬渗透的机筒螺杆，包括由加料段、熔融段和均化段组成的螺杆本体，所述加料段表面设置有黏结底层，黏结底层为添加纳米稀土氧化物的NiCrAlY涂层、且稀土氧化物的占比位于1.6％‑2.4％之间；所述熔融段和均化段表面均通过表面渗透技术形成含有NiCr合金相的粘接层，加料段在黏结底层表面渗铬渗氧形成氧化铬涂层，熔融段表面和均化段表面分别设有氮钛铝PVD涂层和氮碳化钛PVD涂层，氧化铬涂层后端延伸至熔融段首端上并覆盖一定长度，氧化铬涂层表面通过真空碳化有碳化铬层，碳化铬层与氧化铬涂层的厚度占比位于23％‑34％之间。

Description

一种高性能碳化铬渗透的机筒螺杆

技术领域

本发明涉及机筒螺杆加工技术领域，特别涉及一种高性能碳化铬渗透的机筒螺杆。

背景技术

螺杆是常用的机械部件，特别地，螺杆属于注塑机的核心构件。为了提高塑料制品的强度，塑料制品中常常需要加入玻璃纤维、碳纤维和石棉纤维等。由于这些纤维的加入，物料会对螺杆产生更大的磨损。并且，为了制备功能性的塑料制品，塑料制品中也常常需要加入阻燃剂、抗静电剂及着色剂等。然而，由于各种助剂的加入以及注塑生产的过程中温度等因素的影响，注塑机的使用过程常常产生氯化物、溴及硫化物等具有腐蚀性的中间物，这些中间物都会对螺杆造成严重的腐蚀。

现有比较常见的是对螺杆通过氮化、双金属等表面强化方法，大大提高了螺杆产品的表面硬度，提高了螺杆产品的耐高温、耐磨损性能，实现产品使用寿命显著提高的目的，但生成的氮化螺杆和合金螺杆耐磨和耐腐蚀性能有限。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高性能碳化铬渗透的机筒螺杆。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种高性能碳化铬渗透的机筒螺杆，包括由加料段、熔融段和均化段组成的螺杆本体，所述加料段表面设置有黏结底层，黏结底层为添加纳米稀土氧化物的NiCrAlY涂层、且稀土氧化物的占比位于1.6％-2.4％之间；所述熔融段和均化段表面均通过表面渗透技术形成含有NiCr合金相的粘接层，加料段在黏结底层表面渗铬渗氧形成氧化铬涂层，熔融段表面和均化段表面分别设有氮钛铝PVD涂层和氮碳化钛PVD涂层，氧化铬涂层后端延伸至熔融段首端上并覆盖一定长度，氧化铬涂层表面通过真空碳化有碳化铬层，碳化铬层与氧化铬涂层的厚度占比位于23％-34％之间。

进一步优选为，所述氧化铬涂层从内至外包含铬在α-Fe中的固溶体和铬的沉淀层，氧化铬涂层的厚度位于12μm-18μm之间，沉淀层最表面的厚度占氧化铬涂层的40％、且沿螺杆本体长度方向的含铬量设置为一致，沉淀层内层的含铬量从内至外逐渐变大。

进一步优选为，所述沉淀层最表面的含铬量位于84％-89％之间，沉淀层的内层含铬量位于28％-35％之间。

进一步优选为，所述NiCrAlY涂层包括厚度沿螺杆本体长度方向设置为逐渐变小的渐变段和平滑段，渐变段和平滑段的长度占比位于1.2-1.5之间，氧化铬涂层的厚度沿螺杆本体长度方向保持不变，并且氧化铬涂层位于熔融段的长度占平滑段的25％-35％之间。

进一步优选为，所述稀土氧化物设置为纳米CeO_2。

综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：通过在螺杆本体不同功能段根据不同的螺杆本体表面的工作环境设置不同成分的中间粘结层，分别为添加纳米稀土氧化物的NiCrAlY涂层、NiCr合金相的粘接层，能够各自起到较好的中间连接效果，同时在螺杆本体的最外层设置氧化铬涂层、氮钛铝PVD涂层和氮碳化钛PVD涂层，加料段对应设置氧化铬涂层，并通过表面渗透技术碳化加工形成碳化铬层，满足耐高温、耐磨损的使用需求；而在熔融段，主要面临耐高温和耐腐蚀的使用需求，氮钛铝PVD涂层能够起到较好的耐高温效果，而在均化段设置的氮碳化钛PVD涂层能够获得较好的表面润滑性，实现较好的注射效果，同时加料段设置的氧化铬涂层后端延伸至熔融段首端上并覆盖一定长度，因加料段和熔融段交界处面临更高的耐高温和耐磨损的使用需求，通过覆盖一部分氮钛铝PVD涂层的方式避免连接缝隙，能够使得整个螺杆本体的涂层更加耐用。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。说明书中的“实施例”或“实施方式”既可表示一个实施例或一种实施方式，也可表示一些实施例或一些实施方式的情况。

本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

一种高性能碳化铬渗透的机筒螺杆，包括由加料段、熔融段和均化段组成的螺杆本体，加料段表面设置有黏结底层，黏结底层为添加纳米稀土氧化物的NiCrAlY涂层、且稀土氧化物的占比位于1.6％-2.4％之间，熔融段和均化段表面均通过表面渗透技术形成含有NiCr合金相的粘接层；在此实施例中，稀土氧化物设置为纳米CeO_2，稀土氧化物的添加可提高NiCrAlY涂层的在硬度、强度、高温生效、抗热震等方面的性能。

NiCrAlY涂层包括厚度沿螺杆本体长度方向设置为逐渐变小的渐变段和平滑段，渐变段和平滑段的长度占比位于1.2-1.5之间。

加料段在黏结底层表面渗铬渗氧形成氧化铬涂层，熔融段表面和均化段表面分别设有氮钛铝PVD涂层和氮碳化钛PVD涂层，氮钛铝PVD涂层能够提高螺杆本体的高温加工寿命，氮碳化钛PVD涂层能够获得较好的表面润滑性，氧化铬涂层后端延伸至熔融段首端上并覆盖一定长度。

氧化铬涂层表面通过真空碳化有碳化铬层，碳化铬层与氧化铬涂层的厚度占比位于23％-34％之间，氧化铬涂层的厚度沿螺杆本体长度方向保持不变，并且氧化铬涂层位于熔融段的长度占平滑段的25％-35％之间。

氧化铬涂层从内至外包含铬在α-Fe中的固溶体和铬的沉淀层，氧化铬涂层的厚度位于12μm-18μm之间，沉淀层最表面的厚度占氧化铬涂层的40％、且沿螺杆本体长度方向的含铬量设置为一致，沉淀层内层的含铬量从内至外逐渐变大；沉淀层最表面的含铬量位于84％-89％之间，沉淀层的内层含铬量位于28％-35％之间。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (5)

1.一种高性能碳化铬渗透的机筒螺杆，包括由加料段、熔融段和均化段组成的螺杆本体，其特征在于，所述加料段表面设置有黏结底层，黏结底层为添加纳米稀土氧化物的NiCrAlY涂层、且稀土氧化物的占比位于1.6％-2.4％之间；所述熔融段和均化段表面均通过表面渗透技术形成含有NiCr合金相的粘接层，加料段在黏结底层表面渗铬渗氧形成氧化铬涂层，熔融段表面和均化段表面分别设有氮钛铝PVD涂层和氮碳化钛PVD涂层，氧化铬涂层后端延伸至熔融段首端上并覆盖一定长度，氧化铬涂层表面通过真空碳化有碳化铬层，碳化铬层与氧化铬涂层的厚度占比位于23％-34％之间。

2.根据权利要求1所述的一种高性能碳化铬渗透的机筒螺杆，其特征在于，所述氧化铬涂层从内至外包含铬在α-Fe中的固溶体和铬的沉淀层，氧化铬涂层的厚度位于12μm-18μm之间，沉淀层最表面的厚度占氧化铬涂层的40％、且沿螺杆本体长度方向的含铬量设置为一致，沉淀层内层的含铬量从内至外逐渐变大。

3.根据权利要求2所述的一种高性能碳化铬渗透的机筒螺杆，其特征在于，所述沉淀层最表面的含铬量位于84％-89％之间，沉淀层的内层含铬量位于28％-35％之间。

4.根据权利要求1所述的一种高性能碳化铬渗透的机筒螺杆，其特征在于，所述NiCrAlY涂层包括厚度沿螺杆本体长度方向设置为逐渐变小的渐变段和平滑段，渐变段和平滑段的长度占比位于1.2-1.5之间，氧化铬涂层的厚度沿螺杆本体长度方向保持不变，并且氧化铬涂层位于熔融段的长度占平滑段的25％-35％之间。

5.根据权利要求1所述的一种高性能碳化铬渗透的机筒螺杆，其特征在于，所述稀土氧化物设置为纳米CeO₂。