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模具培训知识:化学成分在模具成型中的研究应用
已阅[393]次[2011/7/30]

  等温成形是近几年发展起来的一种先进的锻造技术。其没有模具的激冷,表面氧化和局部过热倾向小,具有好的流动性和充填性,能使形状复杂的锻件在一次模压中成形,锻后尺寸精密,机械加工余量小,甚至不加工,节约了制造材料。等温成形技术具有以上不可多得的优越性,它的出现使铝合金、钛合金等锻造加工进入了新时代,具有更为广阔的应用前景。
  但是在实际的生产中,在高温、高压和巨大接触应力的作用下,坯料在激烈的塑性流动中产生强大的摩擦力,发生粘着磨损造成模面剥落,失去表面光洁度和尺寸精度超差失效并将加速热疲劳磨损实效。因此,降低材料塑性流动时的摩擦系数,提高模具高温环境下的耐磨性能,是等温成型技术推广应用的关键技术环节。
  金刚石(C)由于具有强度高、导热性优良、热膨胀系数小以及1000以下热稳定性好的特点,因此被用作抗磨材料和切削材料,但其实用的价值却受到技术和成本的极大限制,将人造金刚石微粉作为第二相复合到金属基材中,可以使硬质相均匀分散于基体中,并与其结合牢固,同样可以起到良好的作用。氟化钙(CaF2)微粒,其为典型的萤石型结构,莫氏硬度为4,熔点为1373,微粒直径2m,是一种软粒子,具有很高的耐磨性,特别是温度越高,耐磨性越好、自润滑性能优越,耐高温氧化性能良好。
  化学复合镀就是一个能够实现人造金刚石与氟化钙(CaF2)微粒在金属基材上共沉积的好方法。本文正是基于复合化学镀技术,在模具型腔表面(镍基高温合金)上,研究镀覆高温耐磨自润滑NiP/C CaF2多元复合镀层,降低成形过程中的摩擦系数、延长模具的使用寿命。

  2实验方法

  本实验采用5CrNMio合金材料作为基体材料,材料样块为环式。在溶液配制过程中,为了防止溶液发生自分解而产生沉淀,每个组分应完全溶解按特定的顺序加入,并注意温度控制和pH值的要求。经多次实验,得到最佳配方如所示。
  CaF2微粒和人造金刚石微粉必须经过镀前处理,以保证镀层的结合力。工序如下:碱(NaOH)除油水洗10盐酸中和水洗80、50HCl浸泡水洗到pH值为7烘干备用。
  因为微粒呈疏水性,解决这些微粒在镀液中的悬浮性和均匀性是复合镀覆十分关键的问题。采用表面特殊清洗后,要添加阳离子和非离子表面活性剂改性处理,在镀覆过程中采用间歇搅拌等措施来解决问题,使其具有亲水性,并能均匀悬浮在镀液中,为复合镀覆创造有利条件;将试件样块,采用如下处理过程:有机溶剂除油化学除油热水洗混酸洗(约2min)冷水稀酸洗活化热水洗,放入镀液。试件化学镀后,干燥,20min后,进行温度400,时间2h的热处理(气炉热处理工艺参数优化),以提高镀件硬度,消除镀层的氢脆现象。

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