專利名稱：一種采用復(fù)合涂層提高汽車?yán)錄_壓模具壽命的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在汽車?yán)錄_壓模具表面復(fù)合涂層提高其壽命的方法。
背景技術(shù)：
碳是地球上最豐富的元素之一 ，由單一碳元素組成的物質(zhì)由于其形成的結(jié)構(gòu)不同，性能有 極大差異，具有六角平面結(jié)構(gòu)的石墨異常柔軟。具有等軸立方體結(jié)構(gòu)的金剛石是世界上最堅(jiān) 硬的礦物。富勒烯(球)是新發(fā)現(xiàn)的第三類碳的同素異形體，通常為60個(gè)碳原子組成的完全 對(duì)稱的空心碳球，對(duì)稱性很好，像個(gè)現(xiàn)代足球。在正常情況下，C60富勒烯(球)像石墨一 樣柔軟，但擠壓至原體枳70%時(shí)，比金剛石更堅(jiān)硬。擠壓力消除后又可經(jīng)彈性變形回復(fù)原狀。 這是一種既有高強(qiáng)度高硬度，又有高韌性的球狀材料。
通常沖壓模具特別是汽車覆蓋件模具的制造材料多是用碳素工具鋼或高級(jí)合金鋼，所以 其成本高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)， 一套新車型模具制造周期在一年以上，遠(yuǎn)不能適應(yīng)車型變化極快的 生產(chǎn)需要。我國(guó)及日本等國(guó)多采用硬度低(Hv僅200左右)極易加工的灰鑄鐵，使一套模具 的制造周期縮短至3 6個(gè)月，成本人人降低。鑄鐵模具僅沖壓10000 2萬(wàn)次就必須修模， 壽命短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題鑄鐵模其僅沖壓10000 2萬(wàn)次就必須修模，壽命短避免沖壓 工件表面形成的拉裂、拉毛、擦傷現(xiàn)象。
本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種采用復(fù)合涂層提高汽車?yán)錄_壓模具壽命的方法，其歩驟為
(1) 、對(duì)鑄鐵模具表面機(jī)械粗磨、機(jī)械精磨；
(2) 、鑄鐵模具表面拋光；
(3) 、對(duì)鑄鐵模具干法除油；
(4) 、對(duì)鑄鐵模具十法弱浸蝕；
(5) 、用冷水清洗鑄鐵模具；
(6) 、把鑄鐵模具預(yù)熱至30 9(TC;
(7) 、化學(xué)還原在鑄鐵模具上共沉積Ni-P納米級(jí)球形微粒的復(fù)合涂層其中溶液成分
NiS04. 6卜U)為20 70g/L， NaH2P02. H20為丄0 40g/L，絡(luò)合劑為10 50g/L，加速劑為5 20g/L ，納米級(jí)人造金剛石或納米級(jí)富勒烯固體微粒為10 150 g/L;溶液的pH值為3. 0 6. 5 ，溫度為3(TC 9(TC，沉積時(shí)間為0, 5小時(shí) 4小時(shí)；
在模具表面沉積的復(fù)合涂層的基休是Ni-p合金，同時(shí)在合金層中均勻分布著5 20%的納米級(jí)大小的球形微粒，該球形微粒是納米級(jí)人造金剛石或富勒烯顆粒；
(8) 、把鑄鐵模具吊起懸空，用純凈水沖洗，回收鑄鐵模具表面上的處理液；
(9) 、出槽，自來(lái)水清洗；
(10) 、機(jī)械拋光修飾。 有益效果
① 首次把復(fù)合涂層用于提高鑄鐵模具的耐磨性，由于采用的是固體微粒均勻分布在涂層 中，形成了明顯的彌散強(qiáng)化作用。又由于納米級(jí)微粒比微米級(jí)直徑小一千倍，從而避免了在 模具使用過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)力在微粒周圍的的應(yīng)力集巾現(xiàn)象。
② 提出了復(fù)合涂層中彌散的高強(qiáng)高韌微粒的優(yōu)異自潤(rùn)滑性能，減少?gòu)?fù)合涂層的磨損可能。
③ 由于復(fù)合涂層的優(yōu)異自潤(rùn)滑性能，從而減少了沖壓工件表面產(chǎn)生拉裂、拉毛、拉傷現(xiàn) 象的發(fā)生。
④ 用鑄鐵代替合金鋼制造模具，可節(jié)省30 40%的材料成本和加工成本。而且加工周期 可縮短50%以上。
⑤ 在模具表面沉積一層高硬耐磨涂層(Hv800 900左右)，摩擦系數(shù)降低1.5倍。 (g)在涂層中共沉積納米級(jí)大小的高強(qiáng)高硬微粒，使復(fù)合涂層獲得彌散強(qiáng)化作用，增加其
耐磨性，使鑄鐵模具的沖壓次數(shù)達(dá)到8 10萬(wàn)次。
⑧ 本項(xiàng)目采用柔性磨光、拋光工藝把模具的工作表面拋光至鏡面光滑，這樣既可延長(zhǎng)模 具的壽命，又可以大大提高沖壓件的表面光潔度，減少工件表面產(chǎn)生拉毛、拉傷現(xiàn)象。
⑨ 采用干法前處理工藝，對(duì)模具加工表面進(jìn)行去油、弱侵蝕過(guò)程，這口J.大幅度降低清洗 用廢水量和防止氫脆現(xiàn)象產(chǎn)生。化學(xué)還原法沉積復(fù)合涂層是一種低毒處理工藝，再加上采用 干法前處理工藝及零排放的循環(huán)廢水處理工藝等新工藝配套起來(lái)，可以最大限度的減少對(duì)環(huán) 境的污染，做到清潔生產(chǎn)。
本發(fā)明將采用柔性磨光、拋光模具表面，至鏡面光滑這可以提高模具壽命，提高沖壓工 件的光潔度，減少工件表面的拉毛現(xiàn)象。化學(xué)還原沉積復(fù)合涂層，增加模具耐磨性，使鑄鐵 模具的沖壓次數(shù)達(dá)到8 10萬(wàn)次，化學(xué)還原沉積復(fù)合涂層是一種低毒處理工藝，應(yīng)采用干法 前處理、零排放的循環(huán)廢水工藝等配套措施，可以最大限度的減少對(duì)環(huán)境的污染。
具體實(shí)施例方式
一、本發(fā)明的工藝流稃
(1) 對(duì)鑄鐵模具表面機(jī)械粗磨、機(jī)械精磨；
(2) 機(jī)械拋光；(3) 干法除油；
(4) 千法弱浸蝕；
(5) 冷水清洗；
(6) 把鑄鐵模具預(yù)熱到30 90°C;
(7) 化學(xué)還原共沉積Ni-P—納米級(jí)球形微粒的復(fù)合涂層 溶液成分
NiS04. 6H20 20 70g/L， NaH2P02.H20 10 40g/L， 絡(luò)合劑 10 50g/L， 加速劑 5 20g/L， PH:3. 0 6. 5， 溫度30。C 90。C， 沉積時(shí)間0. 5h 4h，
固體微粒10 150 g/L (納米級(jí)人造金剛石或納米級(jí)富勒烯固體顆粒)；
在模具表而沉積的復(fù)合涂層的基體是Ni-p合金，同時(shí)在合金層中均勻分布著5 20%的 納米級(jí)大小的球形微粒，該球形微粒是納米級(jí)人造金剛石或富勒烯顆粒；復(fù)合涂層的厚度為 "I '5 25i細(xì)；
(8) 吊起懸空，用純凈水沖洗，回收處理液(模具表面上的)；
(9) 出槽，自來(lái)水清洗；
(10) 機(jī)械拋光修飾；
(11) 檢查復(fù)合涂層厚度及性能。
在歩驟(7)中的絡(luò)合劑是弱酸物質(zhì)，如乳酸；在步驟(7)中的加速劑是羥基乙酸鈉。
絡(luò)合劑的定義化學(xué)鍍?nèi)芤褐械慕j(luò)合劑除了能控制可供反應(yīng)的游離離子的濃度外，還能 抑制沉淀，提高鍍液的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)鍍液的使用壽命。有的絡(luò)合劑還能起到緩沖劑和促進(jìn)劑 的作用，提高鍍液的沉積速度?；瘜W(xué)鍍鎳的絡(luò)合劑一般含有羥基、羧基、氨基等。
加速劑的定義在化學(xué)鍍?nèi)芤褐屑尤胍恍┘铀俅呋瘎?，能提高化學(xué)鍍的沉積速率。加速 劑的使用機(jī)理可以認(rèn)為是還原劑次磷酸根中氧原子被外來(lái)的酸根取代形成配位化合物，導(dǎo)致 分子中H和P原子之間鍵合變?nèi)酰箽湓诒淮呋砻嫔细菀滓苿?dòng)和吸附。也可以說(shuō)促進(jìn)劑 能起活化次磷酸根離子的作用。常用的加速劑有丙二酸、丁二酸、氨基乙酸、丙酸、氟化鈉
5等。
本發(fā)明中所使用的絡(luò)合劑是乳酸，所使用的加速劑是羥基乙酸鈉。本發(fā)明中的絡(luò)合劑、 加速劑不局限于這兩種物質(zhì)，也可以是其它物質(zhì)，只要能滿足本發(fā)明中的化學(xué)還原就可以。
二、化學(xué)還原法制備Ni-P合金復(fù)合涂層的廢水處理工藝過(guò)程廢水泵入堿化池并機(jī)械攪 拌，加入NaOH或消石灰Ca (0H) 2使PH達(dá)11左右，泵入沉淀池，加入沉淀劑FeS04， FeS，沉淀，
澄清后上層清水經(jīng)砂濾罐過(guò)濾，過(guò)濾后流入中和槽，再向中和槽加入H2S04溶液，調(diào)整ra值
至7.0 8. 5左右，送入回用水池或排放水池。
權(quán)利要求
1、一種采用復(fù)合涂層提高汽車?yán)錄_壓模具壽命的方法，其步驟為(1)、對(duì)鑄鐵模具表面機(jī)械粗磨、機(jī)械精磨；(2)、鑄鐵模具表面拋光；(3)、對(duì)鑄鐵模具干法除油；(4)、對(duì)鑄鐵模具干法弱浸蝕；(5)、用冷水清洗鑄鐵模具；(6)、把鑄鐵模具預(yù)熱至30～90℃；(7)、化學(xué)還原在鑄鐵模具上共沉積Ni-P-納米級(jí)球形微粒的復(fù)合涂層其中溶液成分NiSO4.6H2O為20～70g/L，NaH2PO2.H2O為10～40g/L，絡(luò)合劑為10～50g/L，加速劑為5～20g/L，納米級(jí)人造金剛石或納米級(jí)富勒烯固體微粒為10～150g/L；溶液的pH值為3.0～6.5，溫度為30℃～90℃，沉積時(shí)間為0.5小時(shí)～4小時(shí)；在模具表面沉積的復(fù)合涂層的基體是Ni-p合金，同時(shí)在合金層中均勻分布著5～20％的納米級(jí)大小的球形微粒，該球形微粒是納米級(jí)人造金剛石或富勒烯顆粒；(8)、把鑄鐵模具吊起懸空，用純凈水沖洗，回收鑄鐵模具表面上的處理液；(9)、出槽，自來(lái)水清洗；(10)、機(jī)械拋光修飾。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用復(fù)合涂層提高汽車?yán)錄_壓模具壽命的方法，其特征在 于在步驟(7)中的絡(luò)合劑是乳酸，在步驟(7)中的加速劑是羥基乙酸鈉。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種采用復(fù)合涂層提高汽車?yán)錄_壓模具壽命的方法，其特點(diǎn)是先對(duì)鑄鐵模具表面進(jìn)行磨光處理；然后在鑄鐵模具表面通過(guò)化學(xué)還原沉積復(fù)合涂層，該復(fù)合涂層的基體是Ni-p合金，同時(shí)在合金層中均勻分布著5～20％的納米級(jí)大小的球形微粒，該球形微粒是納米級(jí)人造金剛石或富勒烯顆粒；再對(duì)鑄鐵模具表面進(jìn)行拋光處理。本發(fā)明采用柔性磨光、拋光模具表面，至鏡面光滑這可以提高模具壽命，提高沖壓工件的光潔度，減少工件表面的拉毛現(xiàn)象?；瘜W(xué)還原沉積復(fù)合涂層，增加模具耐磨性，使鑄鐵模具的沖壓次數(shù)達(dá)到8～10萬(wàn)次，避免沖壓工件表面形成的拉裂、拉毛、擦傷現(xiàn)象。
文檔編號(hào)B21D22/00GK101653799SQ20091006394
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者張三元 申請(qǐng)人:湖北吉隆化工制品有限公司