阅读说明：本技术 一种用于金属冲压模具的表面硬化处理方法 (Surface hardening treatment method for metal stamping die ) 是由 刘飞 于 2020-05-08 设计创作，主要内容包括：本发明揭示了一种用于金属冲压模具的表面硬化处理方法,包括初步检验、前抛光、表面氮化、二次抛光、涂层、后抛光和成品检验步骤,采用PVD涂层工艺在金属模具的表面进行处理,使得金属模具的表面形成硬化涂层。本发明可提高金属冲压模具的表面耐磨性,使其硬度变的更高,大大延伸金属模具的寿命；摩擦系数低,致使它的润滑性好,减小加工受力；使金属模具的抗化学腐蚀能力大大提高；能够提高加工质量,防止产品拉毛、拉伤,提升产品质量,降低成本；减少维护的频率,省去反复卸模、抛光再装模的烦恼,提升效率。(The invention discloses a surface hardening treatment method for a metal stamping die, which comprises the steps of primary inspection, front polishing, surface nitriding, secondary polishing, coating, rear polishing and finished product inspection. The invention can improve the surface wear resistance of the metal stamping die, so that the hardness of the metal stamping die is higher, and the service life of the metal stamping die is greatly prolonged; the friction coefficient is low, so that the lubricating property is good, and the processing stress is reduced; the chemical corrosion resistance of the metal die is greatly improved; the processing quality can be improved, the galling and strain of products can be prevented, the product quality is improved, and the cost is reduced; the frequency of maintenance is reduced, the trouble of repeated mould unloading, polishing and re-mould loading is saved, and the efficiency is improved.)

一种用于金属冲压模具的表面硬化处理方法

技术领域

本发明属于模具表面处理技术领域，具体涉及一种用于金属冲压模具的表面硬化处理方法。

背景技术

冲压模具是在冷冲压加工中，将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具(俗称冷冲模)。冲压，是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。

制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主，常用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。

金属冲压模具虽然有一定的硬度和耐磨性，但是长时间使用后，其耐磨性和硬度也会受到影响，会使摩擦系数增大，润滑性差，加工受力增大，不仅仅严重影响模具的寿命，还会影响产品的质量，造成产品的拉毛和拉伤，此外，还会增加维护的频率，经常需要卸模、抛光再装模，影响生产加工的效率。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种用于金属冲压模具的表面硬化处理方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于金属冲压模具的表面硬化处理方法，以解决上述的问题。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种用于金属冲压模具的表面硬化处理方法，包括以下步骤：

S1、初步检验

初步检验所需处理的金属冲压模具是否符合表面硬化处理的要求；

S2、前抛光

对初步检验符合要求的金属模具进行表面的抛光，去除其表面黏附的异物和/或杂质；

S3、表面氮化

将金属模具表面进行氮化处理；

S4、二次抛光

将氮化处理后的金属模具进行二次抛光，确保金属模具表面的光滑；

S5、涂层

采用PVD涂层工艺在金属模具的表面进行处理，使得金属模具的表面形成硬化涂层；

S6、后抛光

对S5完成后的金属模具进行抛光，去除多余的涂层物料；

S7、成品检验

检验硬化处理后的金属模具是否合格，当检验合格时，即完成硬化处理，当检验不合格时，需要返回S4，并依次进行S4、S5、S6和S7的处理。

一实施例中，所述金属冲压模具的材料类型包括模具钢、含碳量大于0.3％的结构钢、铸铁和硬质合金。

一实施例中，S5中，所述硬化涂层的成分为TiN、TiC、TiCN、ZrN、CrN、MoS2、TiAlN、TiAlCN、TiN-AlN、CNx、DLC和ta-C中的一种或多种。

一实施例中，所述硬化涂层的厚度为1～6微米。

一实施例中，所述硬化涂层的厚度为3微米。

一实施例中，S5中，所述涂层步骤的持续时间为2～6小时。

一实施例中，所述S6与S7之间还包括S61，

S61、将S6处理完毕的模具硬化涂层的表面涂覆聚四氟乙烯涂层。

一实施例中，所述聚四氟乙烯涂层的厚度为20～40微米。

一实施例中，所述聚四氟乙烯涂层的厚度为30微米。

一实施例中，所述S3中，包括以下分步骤：

S31、对S2中的金属模具表面使用气体去油法去油；

S32、将S31处理后的金属模具置于渗氮炉中，并将炉盖密封后加热，加热至150℃以前作炉内排除空气工作；

S33、渗氮炉中的处理温度保持在480～560℃，持续时间为4～10小时，；

S34、急速冷却渗氮炉及金属模具。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明可提高金属冲压模具的表面耐磨性，使其硬度变的更高，大大延伸金属模具的寿命；摩擦系数低，致使它的润滑性好，减小加工受力；使金属模具的抗化学腐蚀能力大大提高；能够提高加工质量，防止产品拉毛、拉伤，提升产品质量，降低成本；减少维护的频率，省去反复卸模、抛光再装模的烦恼，提升效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种用于金属冲压模具的表面硬化处理方法的流程图；

图2为本发明实施例中一种用于金属冲压模具的表面硬化处理方法的使用效果实验数据图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

实施例1：

本发明公开了一种用于金属冲压模具的表面硬化处理方法，参图1所示，包括以下步骤：

S1、初步检验

初步检验所需处理的金属冲压模具是否符合表面硬化处理的要求；

其中，所述金属冲压模具的材料类型包括模具钢、含碳量大于0.3％的结构钢、铸铁和硬质合金。

S2、前抛光

对初步检验符合要求的金属模具进行表面的抛光，去除其表面黏附的异物和/或杂质；

S3、表面氮化

将金属模具表面进行氮化处理，还包括以下分步骤：

S31、对S2中的金属模具表面使用气体去油法去油；

S32、将S31处理后的金属模具置于渗氮炉中，并将炉盖密封后加热，加热至150℃以前作炉内排除空气工作；

排除炉内的主要功用是防止氨气分解时与空气接触而发生爆炸性气体，及防止被处理物及支架的表面氧化。其所使用的气体即有氨气及氮气二种。

S33、渗氮炉中的处理温度保持在520℃，持续时间为7小时，；

S34、急速冷却渗氮炉及金属模具。

大部份的工业用渗氮炉皆具有热交换机，以期在渗氮工作完成后加以急速冷却加热炉及被处理零件。即渗氮完成后，将加热电源关闭，使炉温降低约50℃，然后将氨的流量增加一倍后开始启开热交换机。此时须注意观察接在排气管上玻璃瓶中，是否有气泡溢出，以确认炉内之正压。等候导入炉中的氨气安定后，即可减少氨的流量至保持炉中正压为止。当炉温下降至150℃以下时，即使用前面所述之排除炉内气体法，导入空气或氮气后方可启开炉盖。

氮化处理是指一种在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。经氮化处理的金属模具具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。

S4、二次抛光

将氮化处理后的金属模具进行二次抛光，确保金属模具表面的光滑；

S5、涂层

采用PVD涂层工艺在金属模具的表面进行处理，使得金属模具的表面形成硬化涂层；

其中，硬化涂层的成分为TiN、TiC、TiCN、ZrN、CrN、MoS2、TiAlN、TiAlCN、TiN-AlN、CNx、DLC和ta-C中的一种或多种。

所述涂层步骤的持续时间为4小时，硬化涂层的厚度为3微米。

S6、后抛光

对S5完成后的金属模具进行抛光，去除多余的涂层物料；

S61、将S6处理完毕的模具硬化涂层的表面涂覆聚四氟乙烯涂层。

具体地，聚四氟乙烯涂层的厚度为30微米。

经过聚四氟乙烯涂装后的金属模具具有以下特性：1、不粘性：几乎所有物质都不与特氟龙涂膜粘合。很薄的膜也显示出很好的不粘附性能。2、耐热性：特氟龙涂膜具有优良的耐热和耐低温特性。短时间可耐高温到300℃，一般在240℃～260℃之间可连续使用，具有显著的热稳定性，它可以在冷冻温度下工作而不脆化，在高温下不融化。3、滑动性：特氟龙涂膜有较低的摩擦系数。负载滑动时摩擦系数产生变化，但数值仅在0.05-0.15之间。4、抗湿性：特氟龙涂膜表面不沾水和油质，生产操作时也不易沾溶液，如粘有少量污垢，简单擦拭即可清除。停机时间短，节省工时并能提高工作效率。5、耐磨损性：在高负载下，具有优良的耐磨性能。在一定的负载下，具备耐磨损和不粘附的双重优点。6、耐腐蚀性：特氟龙几乎不受药品侵蚀，可以保护零件免于遭受任何种类的化学腐蚀。

S7、成品检验

检验硬化处理后的金属模具是否合格，当检验合格时，即完成硬化处理，当检验不合格时，需要返回S4，并依次进行S4、S5、S6和S7的处理。

实施例2：

本发明公开了一种用于金属冲压模具的表面硬化处理方法，参图1所示，包括以下步骤：

S1、初步检验

初步检验所需处理的金属冲压模具是否符合表面硬化处理的要求；

其中，所述金属冲压模具的材料类型包括模具钢、含碳量大于0.3％的结构钢、铸铁和硬质合金。

S2、前抛光

对初步检验符合要求的金属模具进行表面的抛光，去除其表面黏附的异物和/或杂质；

S3、表面氮化

将金属模具表面进行氮化处理，还包括以下分步骤：

S31、对S2中的金属模具表面使用气体去油法去油；

S32、将S31处理后的金属模具置于渗氮炉中，并将炉盖密封后加热，加热至150℃以前作炉内排除空气工作；

排除炉内的主要功用是防止氨气分解时与空气接触而发生爆炸性气体，及防止被处理物及支架的表面氧化。其所使用的气体即有氨气及氮气二种。

S33、渗氮炉中的处理温度保持在480℃，持续时间为4小时，；

S34、急速冷却渗氮炉及金属模具。

大部份的工业用渗氮炉皆具有热交换机，以期在渗氮工作完成后加以急速冷却加热炉及被处理零件。即渗氮完成后，将加热电源关闭，使炉温降低约50℃，然后将氨的流量增加一倍后开始启开热交换机。此时须注意观察接在排气管上玻璃瓶中，是否有气泡溢出，以确认炉内之正压。等候导入炉中的氨气安定后，即可减少氨的流量至保持炉中正压为止。当炉温下降至150℃以下时，即使用前面所述之排除炉内气体法，导入空气或氮气后方可启开炉盖。

氮化处理是指一种在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。经氮化处理的金属模具具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。

S4、二次抛光

将氮化处理后的金属模具进行二次抛光，确保金属模具表面的光滑；

S5、涂层

采用PVD涂层工艺在金属模具的表面进行处理，使得金属模具的表面形成硬化涂层；

其中，硬化涂层的成分为TiN、TiC、TiCN、ZrN、CrN、MoS2、TiAlN、TiAlCN、TiN-AlN、CNx、DLC和ta-C中的一种或多种。

所述涂层步骤的持续时间为2小时。

具体地，硬化涂层的厚度为1微米。

S6、后抛光

对S5完成后的金属模具进行抛光，去除多余的涂层物料；

S61、将S6处理完毕的模具硬化涂层的表面涂覆聚四氟乙烯涂层。

具体地，聚四氟乙烯涂层的厚度为20微米。

经过聚四氟乙烯涂装后的金属模具具有以下特性：1、不粘性：几乎所有物质都不与特氟龙涂膜粘合。很薄的膜也显示出很好的不粘附性能。2、耐热性：特氟龙涂膜具有优良的耐热和耐低温特性。短时间可耐高温到300℃，一般在240℃～260℃之间可连续使用，具有显著的热稳定性，它可以在冷冻温度下工作而不脆化，在高温下不融化。3、滑动性：特氟龙涂膜有较低的摩擦系数。负载滑动时摩擦系数产生变化，但数值仅在0.05-0.15之间。4、抗湿性：特氟龙涂膜表面不沾水和油质，生产操作时也不易沾溶液，如粘有少量污垢，简单擦拭即可清除。停机时间短，节省工时并能提高工作效率。5、耐磨损性：在高负载下，具有优良的耐磨性能。在一定的负载下，具备耐磨损和不粘附的双重优点。6、耐腐蚀性：特氟龙几乎不受药品侵蚀，可以保护零件免于遭受任何种类的化学腐蚀。

S7、成品检验

检验硬化处理后的金属模具是否合格，当检验合格时，即完成硬化处理，当检验不合格时，需要返回S4，并依次进行S4、S5、S6和S7的处理。

实施例3：

本发明公开了一种用于金属冲压模具的表面硬化处理方法，参图1所示，包括以下步骤：

S1、初步检验

初步检验所需处理的金属冲压模具是否符合表面硬化处理的要求；

其中，所述金属冲压模具的材料类型包括模具钢、含碳量大于0.3％的结构钢、铸铁和硬质合金。

S2、前抛光

对初步检验符合要求的金属模具进行表面的抛光，去除其表面黏附的异物和/或杂质；

S3、表面氮化

将金属模具表面进行氮化处理，还包括以下分步骤：

S31、对S2中的金属模具表面使用气体去油法去油；

S32、将S31处理后的金属模具置于渗氮炉中，并将炉盖密封后加热，加热至150℃以前作炉内排除空气工作；

排除炉内的主要功用是防止氨气分解时与空气接触而发生爆炸性气体，及防止被处理物及支架的表面氧化。其所使用的气体即有氨气及氮气二种。

S33、渗氮炉中的处理温度保持在560℃，持续时间为10小时，；

S34、急速冷却渗氮炉及金属模具。

大部份的工业用渗氮炉皆具有热交换机，以期在渗氮工作完成后加以急速冷却加热炉及被处理零件。即渗氮完成后，将加热电源关闭，使炉温降低约50℃，然后将氨的流量增加一倍后开始启开热交换机。此时须注意观察接在排气管上玻璃瓶中，是否有气泡溢出，以确认炉内之正压。等候导入炉中的氨气安定后，即可减少氨的流量至保持炉中正压为止。当炉温下降至150℃以下时，即使用前面所述之排除炉内气体法，导入空气或氮气后方可启开炉盖。

氮化处理是指一种在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。经氮化处理的金属模具具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。

S4、二次抛光

将氮化处理后的金属模具进行二次抛光，确保金属模具表面的光滑；

S5、涂层

采用PVD涂层工艺在金属模具的表面进行处理，使得金属模具的表面形成硬化涂层；

其中，硬化涂层的成分为TiN、TiC、TiCN、ZrN、CrN、MoS2、TiAlN、TiAlCN、TiN-AlN、CNx、DLC和ta-C中的一种或多种。

所述涂层步骤的持续时间为6小时。

具体地，硬化涂层的厚度为6微米。

S6、后抛光

对S5完成后的金属模具进行抛光，去除多余的涂层物料；

S61、将S6处理完毕的模具硬化涂层的表面涂覆聚四氟乙烯涂层。

具体地，聚四氟乙烯涂层的厚度为40微米。

经过聚四氟乙烯涂装后的金属模具具有以下特性：1、不粘性：几乎所有物质都不与特氟龙涂膜粘合。很薄的膜也显示出很好的不粘附性能。2、耐热性：特氟龙涂膜具有优良的耐热和耐低温特性。短时间可耐高温到300℃，一般在240℃～260℃之间可连续使用，具有显著的热稳定性，它可以在冷冻温度下工作而不脆化，在高温下不融化。3、滑动性：特氟龙涂膜有较低的摩擦系数。负载滑动时摩擦系数产生变化，但数值仅在0.05-0.15之间。4、抗湿性：特氟龙涂膜表面不沾水和油质，生产操作时也不易沾溶液，如粘有少量污垢，简单擦拭即可清除。停机时间短，节省工时并能提高工作效率。5、耐磨损性：在高负载下，具有优良的耐磨性能。在一定的负载下，具备耐磨损和不粘附的双重优点。6、耐腐蚀性：特氟龙几乎不受药品侵蚀，可以保护零件免于遭受任何种类的化学腐蚀。

S7、成品检验

检验硬化处理后的金属模具是否合格，当检验合格时，即完成硬化处理，当检验不合格时，需要返回S4，并依次进行S4、S5、S6和S7的处理。

参图2所示，为上述3种实施例在不同的模具中的使用效果，其中为平均值取整处理。

由以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

本发明可提高金属冲压模具的表面耐磨性，使其硬度变的更高，大大延伸金属模具的寿命；摩擦系数低，致使它的润滑性好，减小加工受力；使金属模具的抗化学腐蚀能力大大提高；能够提高加工质量，防止产品拉毛、拉伤，提升产品质量，降低成本；减少维护的频率，省去反复卸模、抛光再装模的烦恼，提升效率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。