CN115558879A - 一种高导热散热的模具型芯的制备工艺及其应用 - Google Patents
一种高导热散热的模具型芯的制备工艺及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115558879A CN115558879A CN202211035520.7A CN202211035520A CN115558879A CN 115558879 A CN115558879 A CN 115558879A CN 202211035520 A CN202211035520 A CN 202211035520A CN 115558879 A CN115558879 A CN 115558879A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nitriding
- mold core
- heat dissipation
- temperature
- chloride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims abstract description 108
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 52
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 38
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 35
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 28
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 20
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 claims description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 17
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 14
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims description 14
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 14
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 14
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 14
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N erbium(iii) oxide Chemical compound O=[Er]O[Er]=O VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910003440 dysprosium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NLQFUUYNQFMIJW-UHFFFAOYSA-N dysprosium(iii) oxide Chemical compound O=[Dy]O[Dy]=O NLQFUUYNQFMIJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 22
- 238000004512 die casting Methods 0.000 abstract description 14
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 22
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 16
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 16
- QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N Carbon disulfide Chemical compound S=C=S QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/02—Pretreatment of the material to be coated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/10—Oxidising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/40—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions
- C23C8/42—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions only one element being applied
- C23C8/48—Nitriding
Abstract
本发明涉及塑性材料成型领域，更具体地，本发明涉及一种高导热散热的模具型芯的制备工艺及其应用。步骤如下：S1：数控机床初次成型；S2：真空加热炉820‑1100℃温度下加工；S3：抛光；S4：氧化；S5：盐浴渗氮；S6：涂层包覆；步骤S4氧化具体为经过步骤S3的处理件置于氮化炉，设置氮化炉介质为空气，温度460‑480℃下，保温20‑50min，升温至500‑520℃，保温15‑40min。本发明提供的制备工艺制备得到的模具型芯不仅导热散热性能好、力学强度高，不易折断，不易变形，而且在压铸过程中型芯表面和金属液之间也不易粘连，从而不易导致铸件在压铸脱模时拉伤型芯表面使得型芯和铸件均受到损坏。
Description
技术领域
本发明涉及塑性材料成型领域，更具体地，本发明涉及一种高导热散热的模具型芯的制备工艺及其应用。
背景技术
压铸模具是现代加工制造业的重要制造工具，模具型芯用于压铸产品内表面的成型。目前模具型芯存在的主要问题主要是由于折断、变形和铸件粘连导致的型芯失效问题。
专利号CN113714482A的专利提供了一种具有曲面外形的铝合金压力铸造模具型芯及冷却方法，对型芯的结构进行改良，改善了压铸时高温高压的金属铸液对型芯造成的变形现象。专利号CN114247854A的专利提供了一种压铸型腔模具的制造方法，在原料中混入耐高温物质，配合激光烧结，有利于型芯壳体保持长期的稳固支撑，使其不易变形。
可以看出，对于型芯失效的问题，现有技术多是从降低变形率的角度出发对其进行改进来延长型芯的寿命，而对于其抗冲击性、脆性等力学强度、导热散热性能等问题，鲜少关注。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种高导热散热的模具型芯的制备工艺，步骤如下：
S1：数控机床初次成型；S2：真空加热炉820-1100℃温度下加工；S3：抛光；S4：氧化；S5：盐浴渗氮；S6：涂层包覆；
所述步骤S4氧化具体为经过步骤S3的处理件置于氮化炉，设置氮化炉介质为空气，温度460-480℃下，保温20-50min，升温至500-520℃，保温15-40min。
在工件进行氮化时，传统工艺的氮化时间极长，这不仅仅使得模具的生产成本提高，而且生产效率也受到了极大限制。申请人通过查阅文献得到，在渗氮工艺之前进行1h及以上的预氧化处理，可以提高渗氮时的渗氮速率，缩短渗氮周期，不仅降低了原料能耗，还提高了生产效率。然而在实验中，申请人意外地发现，通过调控氧化时的条件，将氧化分成两阶段，不仅能在保证后续渗氮生产效率，缩短渗氮周期的同时，进一步渗氮前的氧化控制在1h之内，进一步使得工艺时间缩短，而且这种渗氮前两段式的氧化工艺，还意外地提高了所得型芯的硬度和韧性，使得型芯在使用压铸过程中，面对金属液的高速冲击力，不易折断。尤其是在温度460-480℃下，保温20-50min，升温至500-520℃，保温15-40min的氧化条件下，上述效果尤为明显。申请人猜测，经过真空加热炉和一定的抛光步骤之后，工件表面已具有一定的粗糙度，这种粗糙度意味着其表面形成初步的疏松结构，在此基础上，经过特定的氧化过程，工件表面的孔隙率发生改变，同时配合改进后的渗氮工艺，渗氮位点和氧化时吸附的氧以及部分未被氧化的表面金属原子，协同渗氮过程中的氨气与孔隙接触，共同作用，使得工件的表面层的性质提高，性能改善。
优选的，数控机床初次成型使用到的模具型芯原料包括但不限于4Cr5MoSiV1、Cr12MoV、3Cr2W8V钢、SKD61热作模具钢。
作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S3抛光为化学抛光；化学抛光具体为将S2处理后的工件置于17-28℃的钢铁抛光槽液中2-7s，取出后冲洗。
优选的，钢铁抛光槽液为酸性钢铁化学抛光剂。
一般来说，使用酸性钢铁化学抛光剂进行抛光的时间在30s以上，有时也达到几分钟。本发明中为了配合步骤S4的氧化步骤，需要控制抛光的时间在2-7s。
作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S5盐浴渗氮前对经过步骤S4氧化后的工件进行固体渗氮。
作为本发明一种优选的技术方案所述固体渗氮具体为把经过步骤S4氧化后的工件和固体渗氮剂放入密封炉加热，530-560℃下保温3-5h，得到预渗氮件。
优选的，所述固体渗氮剂为C-N型共渗剂，固体渗氮剂的颗粒直径在5mm及以下。
由于在步骤S3时，使用的氮化炉介质为空气，而空气中除了一定浓度的氧以外还夹杂着其他的杂质成分，这些杂质成分在氧化过程中也会和工件表面的金属元素进一步发生反应，形成一部分杂质滞留在工件表层，为其性能的稳定性带来一定影响。为了降低上述负面影响，通过大量的实验和思考，申请人发现，通过在盐浴渗氮前使用颗粒直径在5mm及以下的固体氮化剂进行预氮化，并控制固体渗氮的条件为530-560℃下保温3-5h，显著克服了上述步骤S3中空气杂质带来的负面影响，大大提高了工件的稳定性，使得综合性能高的工件的合格品得率提高，不易出现残次品。这可能是由于，预氮化使得后续盐浴氮化时，工件表面与氨气气流和混合气流的接触作用受到影响，使得步骤S3氧化带来的杂质不易沉积在工件结构层中，从而降低了负面影响，同时也参与了氮化过程，使氮化过程收到影响，最终使得整个工艺的稳定性和可靠性提升。
作为本发明一种优选的技术方案，所述固体渗氮剂的重量是经过步骤S4氧化后的工件的0.6-0.9倍。
作为本发明一种优选的技术方案，所述S5盐浴渗氮具体为预渗氮件放入盐浴渗氮炉的熔盐介质中，通入氨气气流和混合气体气流，氨气气流通入速率为1.4-1.9L/min，混合气体气流通入速率为0.05-0.15L/min，470-530℃下保温0.7-1.5h。
优选的，混合气流为乙醇和二硫化碳的混合气体。
进一步优选的，混合气体中，乙醇和二硫化碳的体积比为3：1。
作为本发明一种优选的技术方案，所述熔盐介质包括氯化盐和稀土氧化物。
优选的，熔盐介质中，氯化盐和稀土氧化物的重量比为(80-94)：(4-15)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述氯化盐选自氯化钙、氯化铵、氯化钠、氯化钡、氯化钾的一种或多种。
优选的，氯化盐为氯化钙，氯化铵和氯化钠。
进一步优选的，氯化钙，氯化铵和氯化钠的重量比为(31-38)：(22-27)：(25-34)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述稀土氧化物选自氧化铈、氧化铒、氧化镝的一种或多种。
优选的，稀土氧化物为氧化铈。
进一步优选的，氧化铈的粒径为1-5μm，其中氧化铈中Fe2O3的含量＜0.0005wt％，SiO2的含量＜0.002wt％。
为了使得渗氮层更加致密，使得得到的模具型芯具有良好的韧性和较低的脆性，本申请人发现，在盐浴渗氮时引入稀土氧化物，并控制氯化盐和稀土氧化物的重量比为(80-94)：(4-15)时，不仅提高了型芯的力学性能，还使得型芯在同等条件下的散热性能提升，且这种散热性能的提升不仅不会使得型芯在压铸过程中由于散热而导致成型受到负面影响，反而在保证了其成型效果的同时有利于型芯的二次使用，使得型芯在一次压铸后较快冷却。这大大延长了型芯的使用寿命，提高了型芯的品质。申请人猜测，在盐浴渗氮过程中，混合气体中的硫元素和稀土元素同时渗入氮化层，使得氮浓度发生改变的同时，对氮原子的扩散起到一定的束缚作用，使得盐浴氮化过程中，氮化层硬度平缓变化，其性质结构得到改善。
步骤S6：涂层包覆具体为使用PVD涂层设备对经过步骤S5处理后的工件使用复合涂层进行镀膜。
本发明第二个方面提供了一种高导热散热的模具型芯的制备工艺在塑性材料成型领域的应用。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
调控氧化时的条件，将氧化分成两阶段，温度460-480℃下，保温20-50min，升温至500-520℃，保温15-40min，不仅能在保证后续渗氮生产效率，缩短渗氮周期的同时，进一步渗氮前的氧化控制在1h之内，进一步使得工艺时间缩短，还提高了所得型芯的硬度和韧性，使得型芯在使用压铸过程中，面对金属液的高速冲击力，不易折断；通过在盐浴渗氮前使用颗粒直径在5mm及以下的固体氮化剂进行预氮化，并控制固体渗氮的条件为530-560℃下保温3-5h，显著克服了步骤S3中空气杂质带来的负面影响，大大提高了工件的稳定性，使得综合性能高的工件的合格品得率提高，不易出现残次品；在盐浴渗氮时引入稀土氧化物，并控制氯化盐和稀土氧化物的重量比为(80-94)：(4-15)时，不仅提高了型芯的力学性能，还使得型芯在同等条件下的散热性能提升，且这种散热性能的提升不仅不会使得型芯在压铸过程中由于散热而导致成型受到负面影响，反而在保证了其成型效果的同时有利于型芯的二次使用，使得型芯在一次压铸后较快冷却。这大大延长了型芯的使用寿命，提高了型芯的品质。本发明提供的制备工艺制备得到的模具型芯不仅导热散热性能好、力学强度高，不易折断，不易变形，而且在压铸过程中型芯表面和金属液之间也不易粘连，从而不易导致铸件在压铸脱模时拉伤型芯表面使得型芯和铸件均受到损坏。
具体实施方式
实施例
实施例中原料均为市售，3Cr2W8V钢购自宝钢，酸性钢铁化学抛光剂购自温州龙飞环保科技有限公司，型号为LF-215，实施例1，2和4的固体渗氮剂的来源不同，实施例1固体渗氮剂购自韩战伟热处理材料厂，型号C-N-2，为C-N型共渗剂，固体渗氮剂的颗粒直径为3-5mm；实施例2固体渗氮剂购自韩战伟热处理材料厂，型号C-N-1，为C-N型共渗剂，固体渗氮剂的颗粒直径为1-3mm；实施例4固体渗氮剂购自韩战伟热处理材料厂，型号C-N-4，为C-N型共渗剂，固体渗氮剂的颗粒直径为8-10mm，实施例1和实施例5的氧化铈的来源不同，实施例1的氧化铈购自长沙昆雍新材料有限公司，粒径为1-5μm，其中氧化铈中Fe2O3的含量＜0.0003wt％，SiO2的含量＜0.0015wt％；实施例5的氧化铈购自长沙昆雍新材料有限公司，粒径为1-5μm，其中氧化铈中Fe2O3的含量＜0.0020wt％，SiO2的含量＜0.0030wt％，复合涂层购自东莞市今晟纳米科技有限公司，品名为TiN涂层。
实施例1
本例提供了一种高导热散热的模具型芯的制备工艺，步骤如下：
S1：数控机床初次成型；S2：真空加热炉970℃温度下加工；S3：抛光；S4：氧化；S5：盐浴渗氮；S6：涂层包覆；
所述步骤S4氧化具体为经过步骤S3的处理件置于氮化炉，设置氮化炉介质为空气，温度470℃下，保温30min，升温至510℃，保温20min。
数控机床初次成型使用到的模具型芯原料为3Cr2W8V钢。
所述步骤S3抛光为化学抛光；化学抛光具体为将S2处理后的工件置于23℃的钢铁抛光槽液中5s，取出后冲洗。钢铁抛光槽液为酸性钢铁化学抛光剂。
步骤S5盐浴渗氮前对经过步骤S4氧化后的工件进行固体渗氮。
固体渗氮具体为把经过步骤S4氧化后的工件和固体渗氮剂放入密封炉加热，540℃下保温4h，得到预渗氮件。固体渗氮剂的重量是经过步骤S4氧化后的工件的0.8倍。
S5盐浴渗氮具体为预渗氮件放入盐浴渗氮炉的熔盐介质中，通入氨气气流和混合气体气流，氨气气流通入速率为1.7L/min，混合气体气流通入速率为0.1L/min，500℃下保温1.1h。
混合气流为乙醇和二硫化碳的混合气体。混合气体中，乙醇和二硫化碳的体积比为3：1。
熔盐介质包括氯化盐和稀土氧化物。熔盐介质中，氯化盐和稀土氧化物的重量比为89：11。
氯化盐为氯化钙，氯化铵和氯化钠。氯化钙，氯化铵和氯化钠的重量比为35：25：29。
稀土氧化物为氧化铈。
步骤S6：涂层包覆具体为使用PVD涂层设备对经过步骤S5处理后的工件使用复合涂层进行镀膜。
实施例2
本例提供了一种高导热散热的模具型芯的制备工艺，与实施例1不同的是，固体渗氮具体为把经过步骤S4氧化后的工件和固体渗氮剂放入密封炉加热，530℃下保温5h，得到预渗氮件。固体渗氮剂的来源不同。
S5盐浴渗氮具体为预渗氮件放入盐浴渗氮炉的熔盐介质中，通入氨气气流和混合气体气流，氨气气流通入速率为1.85L/min，混合气体气流通入速率为0.15L/min，470℃下保温1.5h。
熔盐介质包括氯化盐和稀土氧化物。熔盐介质中，氯化盐和稀土氧化物的重量比为92：8。
氯化盐为氯化钙，氯化铵和氯化钠。氯化钙，氯化铵和氯化钠的重量比为38：22：32。
实施例3
本例提供了一种高导热散热的模具型芯的制备工艺，与实施例1不同的是，
熔盐介质包括氯化盐和稀土氧化物。熔盐介质中，氯化盐和稀土氧化物的重量比为87：3。
氯化盐为氯化钙，氯化铵和氯化钠。氯化钙，氯化铵和氯化钠的重量比为31：22：34。
稀土氧化物为氧化铈。
实施例4
本例提供了一种高导热散热的模具型芯的制备工艺，与实施例1不同的是，固体渗氮具体为把经过步骤S4氧化后的工件和固体渗氮剂放入密封炉加热，550℃下保温4.5h，得到预渗氮件。固体渗氮剂的来源不同。
S5盐浴渗氮具体为预渗氮件放入盐浴渗氮炉的熔盐介质中，通入氨气气流和混合气体气流，氨气气流通入速率为1.8L/min，混合气体气流通入速率为0.1L/min，490℃下保温1.5h。
实施例5
本例提供了一种高导热散热的模具型芯的制备工艺，与实施例1不同的是，
熔盐介质包括氯化盐和稀土氧化物。熔盐介质中，氯化盐和稀土氧化物的重量比为85：15。
氯化盐为氯化钙，氯化铵和氯化钠。氯化钙，氯化铵和氯化钠的重量比为38：22：25。
稀土氧化物为氧化铈。氧化铈的来源不同。
实施例6
本例提供了一种高导热散热的模具型芯的制备工艺，与实施例1不同的是，所述步骤S4氧化具体为经过步骤S3的处理件置于氮化炉，设置氮化炉介质为空气，温度450℃下，保温35min，升温至520℃，保温15min。
所述步骤S3抛光为化学抛光；化学抛光具体为将S2处理后的工件置于25℃的钢铁抛光槽液中3s，取出后冲洗。钢铁抛光槽液为酸性钢铁化学抛光剂。
固体渗氮具体为把经过步骤S4氧化后的工件和固体渗氮剂放入密封炉加热，560℃下保温3h，得到预渗氮件。固体渗氮剂的重量是经过步骤S4氧化后的工件的0.6倍。
S5盐浴渗氮具体为预渗氮件放入盐浴渗氮炉的熔盐介质中，通入氨气气流和混合气体气流，氨气气流通入速率为1.9L/min，混合气体气流通入速率为0.08L/min，500℃下保温1.2h。
实施例7
本例提供了一种高导热散热的模具型芯的制备工艺，与实施例1不同的是，所述步骤S4氧化具体为经过步骤S3的处理件置于氮化炉，设置氮化炉介质为空气，温度500℃下，保温60min。
所述步骤S3抛光为化学抛光；化学抛光具体为将S2处理后的工件置于20℃的钢铁抛光槽液中2s，取出后冲洗。钢铁抛光槽液为酸性钢铁化学抛光剂。
固体渗氮具体为把经过步骤S4氧化后的工件和固体渗氮剂放入密封炉加热，530℃下保温5h，得到预渗氮件。固体渗氮剂的重量是经过步骤S4氧化后的工件的0.8倍。
S5盐浴渗氮具体为预渗氮件放入盐浴渗氮炉的熔盐介质中，通入氨气气流和混合气体气流，氨气气流通入速率为1.5L/min，混合气体气流通入速率为0.15L/min，520℃下保温0.7h。
实施例8
本例提供了一种高导热散热的模具型芯的制备工艺，与实施例1不同的是，步骤S5盐浴渗氮后，进行固体渗氮。
S5盐浴渗氮具体为预渗氮件放入盐浴渗氮炉的熔盐介质中，通入氨气气流和混合气体气流，氨气气流通入速率为1.8L/min，混合气体气流通入速率为0.05L/min，480℃下保温0.8h。
熔盐介质包括氯化盐和稀土氧化物。熔盐介质中，氯化盐和稀土氧化物的重量比为86：14。
氯化盐为氯化钙，氯化铵和氯化钠。氯化钙，氯化铵和氯化钠的重量比为32：23：31。
性能测试：
1、散热性能测试：使用实施例1和实施例3得到的模具型芯对铝合金进行压铸，一次压铸后，实施例1得到模具型芯冷却到80℃的时间比实施例3得到的模具型芯冷却到80℃的时间短。使用实施例1和实施例3的模具型芯压铸的得到的铝合金硬度相同。
2、模具型芯综合性能测试：按照GB/T 11354-2005对实施例1-8得到的模具型芯进行型芯硬度，脆性级别，疏松度级别的测试，结果如表1：
表1
3、工艺稳定性测试：分别按照实施例1-8的高导热散热的模具型芯的制备工艺进行平行实验，每个实施例一共进行10次平行实验，再次按照GB/T 11354-2005进行型芯的硬度测试，所得硬度和性能测试1相比，偏差≤0.5％为合格，否则为不合格，计算实施例1-8的制备工艺的合格率，结果如表2：
表2
| 实施例 | 合格率(％) |
| 1 | 100 |
| 2 | 100 |
| 3 | 90 |
| 4 | 90 |
| 5 | 90 |
| 6 | 70 |
| 7 | 80 |
| 8 | 70 |
Claims (10)
1.一种高导热散热的模具型芯的制备工艺，其特征在于，步骤如下：
S1：数控机床初次成型；S2：真空加热炉820-1100℃温度下加工；S3：抛光；S4：氧化；S5：盐浴渗氮；S6：涂层包覆；
所述步骤S4氧化具体为经过步骤S3的处理件置于氮化炉，设置氮化炉介质为空气，温度460-480℃下，保温20-50min，升温至500-520℃，保温15-40min。
2.根据权利要求1所述的高导热散热的模具型芯的制备工艺，其特征在于，所述步骤S3抛光为化学抛光；化学抛光具体为将S2处理后的工件置于17-28℃的钢铁抛光槽液中2-7s，取出后冲洗。
3.根据权利要求1所述的高导热散热的模具型芯的制备工艺，其特征在于，所述步骤S5盐浴渗氮前对经过步骤S4氧化后的工件进行固体渗氮。
4.根据权利要求3所述的高导热散热的模具型芯的制备工艺，其特征在于，所述固体渗氮具体为把经过步骤S4氧化后的工件和固体渗氮剂放入密封炉加热，530-560℃下保温3-5h，得到预渗氮件。
5.根据权利要求4所述的高导热散热的模具型芯的制备工艺，其特征在于，所述固体渗氮剂的重量是经过步骤S4氧化后的工件的0.6-0.9倍。
6.根据权利要求4或5所述的高导热散热的模具型芯的制备工艺，其特征在于，所述S5盐浴渗氮具体为预渗氮件放入盐浴渗氮炉的熔盐介质中，通入氨气气流和混合气体气流，氨气气流通入速率为1.4-1.9L/min，混合气体气流通入速率为0.05-0.15L/min，470-530℃下保温0.7-1.5h。
7.根据权利要求6所述的高导热散热的模具型芯的制备工艺，其特征在于，所述熔盐介质包括氯化盐和稀土氧化物。
8.根据权利要求7所述的高导热散热的模具型芯的制备工艺，其特征在于，所述氯化盐选自氯化钙、氯化铵、氯化钠、氯化钡、氯化钾的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的高导热散热的模具型芯的制备工艺，其特征在于，所述稀土氧化物选自氧化铈、氧化铒、氧化镝的一种或多种。
10.一种根据权利要求1所述的高导热散热的模具型芯的制备工艺在塑性材料成型领域的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211035520.7A CN115558879A (zh) | 2022-08-26 | 2022-08-26 | 一种高导热散热的模具型芯的制备工艺及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211035520.7A CN115558879A (zh) | 2022-08-26 | 2022-08-26 | 一种高导热散热的模具型芯的制备工艺及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115558879A true CN115558879A (zh) | 2023-01-03 |
Family
ID=84739260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211035520.7A Pending CN115558879A (zh) | 2022-08-26 | 2022-08-26 | 一种高导热散热的模具型芯的制备工艺及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115558879A (zh) |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070193659A1 (en) * | 2006-02-23 | 2007-08-23 | Iljin Light Metal Co., Ltd. | Method for nitriding metal in salt bath and metal manufactured using the same |
| JP3979502B1 (ja) * | 2006-05-22 | 2007-09-19 | 挺正 周 | 金属部材の窒化・酸化処理及び再酸化処理方法 |
| JP2007308793A (ja) * | 2007-02-26 | 2007-11-29 | Teisei Shu | 金属部材の窒化・酸化処理方法 |
| CN101144148A (zh) * | 2007-11-08 | 2008-03-19 | 孙国飞 | 金属表面盐浴氮化热处理方法 |
| RU2455386C1 (ru) * | 2011-09-20 | 2012-07-10 | Закрытое акционерное общество "Торговый дом ПКНМ" | Способ обработки длинномерной стальной детали |
| EP2832511A1 (en) * | 2012-03-29 | 2015-02-04 | Ibiden Co., Ltd | Die for extrusion molding, production method for die for extrusion molding, and production method for honeycomb structure |
| CN205200300U (zh) * | 2015-10-28 | 2016-05-04 | 创斯特精密机械（昆山）有限公司 | 一种模具冲头 |
| CN108676990A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-10-19 | 西京学院 | 一种3Cr2W8V模具的热处理工艺 |
| CN109266998A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-01-25 | 河源佳祺金属塑胶科技有限公司 | 一种金属模具耐高温处理方法 |
| CN109576632A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-04-05 | 山东建筑大学 | 一种碳钢表面强化复合渗氮工艺 |
| CN109576634A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-05 | 宁波合力模具科技股份有限公司 | 一种高真空挤压压铸模的表面氧化方法 |
| CN111763907A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-10-13 | 北京天仁道和新材料有限公司 | 一种用于金属工件表面处理的盐浴渗氮剂及金属工件表面处理方法 |
| CN113862610A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-12-31 | 东北大学 | 一种提高渗碳层耐蚀性能的预处理方法 |
| CN114481011A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-05-13 | 锦州捷通铁路机械股份有限公司 | 一种热模钢低变形量表面强化的固体渗氮工艺 |
-
2022
- 2022-08-26 CN CN202211035520.7A patent/CN115558879A/zh active Pending
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070193659A1 (en) * | 2006-02-23 | 2007-08-23 | Iljin Light Metal Co., Ltd. | Method for nitriding metal in salt bath and metal manufactured using the same |
| JP3979502B1 (ja) * | 2006-05-22 | 2007-09-19 | 挺正 周 | 金属部材の窒化・酸化処理及び再酸化処理方法 |
| JP2007308793A (ja) * | 2007-02-26 | 2007-11-29 | Teisei Shu | 金属部材の窒化・酸化処理方法 |
| CN101144148A (zh) * | 2007-11-08 | 2008-03-19 | 孙国飞 | 金属表面盐浴氮化热处理方法 |
| RU2455386C1 (ru) * | 2011-09-20 | 2012-07-10 | Закрытое акционерное общество "Торговый дом ПКНМ" | Способ обработки длинномерной стальной детали |
| EP2832511A1 (en) * | 2012-03-29 | 2015-02-04 | Ibiden Co., Ltd | Die for extrusion molding, production method for die for extrusion molding, and production method for honeycomb structure |
| CN205200300U (zh) * | 2015-10-28 | 2016-05-04 | 创斯特精密机械（昆山）有限公司 | 一种模具冲头 |
| CN108676990A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-10-19 | 西京学院 | 一种3Cr2W8V模具的热处理工艺 |
| CN109576632A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-04-05 | 山东建筑大学 | 一种碳钢表面强化复合渗氮工艺 |
| CN109266998A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-01-25 | 河源佳祺金属塑胶科技有限公司 | 一种金属模具耐高温处理方法 |
| CN109576634A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-05 | 宁波合力模具科技股份有限公司 | 一种高真空挤压压铸模的表面氧化方法 |
| CN111763907A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-10-13 | 北京天仁道和新材料有限公司 | 一种用于金属工件表面处理的盐浴渗氮剂及金属工件表面处理方法 |
| CN113862610A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-12-31 | 东北大学 | 一种提高渗碳层耐蚀性能的预处理方法 |
| CN114481011A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-05-13 | 锦州捷通铁路机械股份有限公司 | 一种热模钢低变形量表面强化的固体渗氮工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109277574B (zh) | 一种空调压缩机摇块的制备方法 | |
| CN107350454A (zh) | 一种电动汽车的电池箱体的制造方法 | |
| WO2021046927A1 (zh) | 一种含微量稀土元素的镍铼合金旋转管状靶材及制备方法 | |
| CN101947648B (zh) | 锆及锆合金大型铸件的生产方法 | |
| CN104818443A (zh) | 一种铜银合金线材的短流程高效生产方法 | |
| CN104550956A (zh) | beta-gamma TiAl预合金粉放电等离子烧结制备构件的方法 | |
| CN111979380A (zh) | 一种金属模具热处理加工工艺 | |
| CN103658548A (zh) | 一种钛合金筒形件的石墨型铸造方法 | |
| CN115558879A (zh) | 一种高导热散热的模具型芯的制备工艺及其应用 | |
| CN109022700B (zh) | 高氮高耐蚀塑料模具钢的热处理方法 | |
| CN107552766B (zh) | 一种高强度汽车底盘安保铝合金铸件低压铸造工艺 | |
| CN104944375B (zh) | 一种无裂纹氢化钛电极源片的制备工艺 | |
| CN112792308A (zh) | 一种连续感应式快淬炉用辊轮及其制造方法 | |
| CN109402474A (zh) | 一种头盔用镁锂基合金导轨的制备方法 | |
| CN107838220A (zh) | 贵金属无缝管的制备方法 | |
| WO2020077881A1 (zh) | 一种复杂型腔结构钛合金铸件精密铸造方法 | |
| CN112719794B (zh) | 一种汽车轮毂螺栓的加工方法 | |
| TWI532852B (zh) | 合金粉體及應用其之雷射積層製程 | |
| CN114574719A (zh) | 一种高强度压铸铝合金及其加工工艺 | |
| CN106624629A (zh) | 一种金属产品加工方法 | |
| CN112359252A (zh) | 一种耐腐蚀性好的骨灰盒存放架制作方法 | |
| CN111101073A (zh) | 一种基于三板模的法兰制备方法 | |
| CN111101044A (zh) | 一种铸铝模具的成型方法 | |
| CN112522701B (zh) | 一种用于芯撑的消泡型表面处理工艺 | |
| CN105312839A (zh) | 铝合金一次性挤压成形灯杆的生产方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |