专利名称：用离子束辅助沉积技术对硬质合金冲头表面进行处理的方法
技术领域：
本发明涉及金属表面处理工程技术，特别是在ASP-23冲头表面采用等离子辅助气相沉积技术提高表层硬度的方法。
背景技术：
冷冲模具因其工作条件的特殊性，对材料的要求很高，表面热处理工艺也特别复杂，即使使用牌号为ASP-23的硬质合金制造，依据常规的热处理工艺技术处理后，模具表层晶粒粒度为0.0006mm，硬度达到HV1400，表面耐磨性差，冷冲模具的使用寿命在1000万模次左右。国内目前也有采用在该种材料表面涂Tin、Ticn等方法的，但寿命突破1800次的尚未见报道。冷冲模具的高成本、低寿命成为制约模具制造业发展的瓶颈。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种可使ASP-23冲头实现高寿命、低成本的新工艺。
该种方法包括如下步骤将接正高压的ASP-23冲头放入等离子辅助气相沉积炉内，炉温为500℃-560℃，炉内压强为80Pa-100Pa，施以20KV-50KV直流电压，同时通入反应气体WF6、CH4；通过调节电压和时间，CH4、WF6先后被电离，[C]在冲头表面形成一层离子靴，先期注入冲头表面，[w]和[C]发生反应生成WC，并沉积在冲头表面，和先期进入的[C]离子形成WCC。
本发明的有益效果是采用该工艺可以同炉完成[C]注入和WC沉积涂层，有效地改善冲头表面特性，生产效率高且不受冲头形状限制，冲头精度易于控制，成本也比较低。处理后晶粒粒度为0.0003mm，冲头的硬度达到HV2000，因而寿命由原来的1000万模次提高到6000万模次，工艺效果显著。
下面结合附图进行详细说明。
图1是用IAD技术在ASP-23冲头表面涂WCC的工艺实施示意图；图2是按照本工艺方法处理后的冲头截面示意图。
图2中，1-[C]离子，2-在此区域形成的WCC，3-涂层WC。
具体实施例方式
图1显示了该工艺方法在ASP-23冲头表面涂WCC的实施示意。将接正高电压的ASP-23冲头放入等离子辅助气相沉积炉内，炉温为500℃-560℃优选值560℃，炉内压强为80Pa-100Pa优选值100Pa，通入反应气体WF6、CH4，施加直流电压，当电压达到20KV以上时，CH4首先被电离出[C]，且在冲头表面形成一层负离子靴，在电场力的作用下，以比较高的速度垂直地注入冲头表面达1μm，随后升高电压，WF6也被电离，当[w]和[C]达到一定浓度时，迅速降低电压，[w]和[C]发生反应生成WC，并沉积在冲头表面，和先期进入的[C]离子形成WCC。它使ASP-23母材晶格更细化，[C]渗透到晶格之间，与母材金属离子、[w]形成复杂的共价键化合物，粘着力非常强，冲头表面硬度进一步提高，耐磨性增强。在整个过程中电压应控制在20KV-50KV以内。反应方程式为CH4高电压[C]+4[H]WF6高电压[w]+6[F][w]+[C]＿＿＿WC图2显示了采用等离子辅助气相沉积技术处理后的冲头截面示意图，由于[C]离子(1)的渗入，使母材晶粒被重新分割，细化。由于渗入的[C]产生压动，具有内迁移性能，迁移深度可达100μm-1000μm，这使得涂层的粘着力非常强。表层的WC(3)在深入的[C]的作用下，由于钉扎效应，形成一种网状的象金刚石一样硬的共价化合物WCC(2)覆盖在母材表面。它克服了B类涂层硬度高但粘着力差的缺点，使此涂层处理的冲头寿命明显延长。
本发明特别适用于高速度、高精度、冷冲模冲头表面涂膜。
权利要求
1.一种用IAD技术在ASP-23冲头表面涂WCC的方法，包括如下步骤将接正高电压的ASP-23冲头放入等离子辅助气相沉积炉内，炉温为500℃-560℃，炉内压强为80Pa-100Pa，同时通入反应气体WF6、CH4，施以20KV-50KV直流电压，通过调节电压和时间，WF6、CH4被电离，[w]和[C]发生反应生成WC，并沉积在冲头表面，和先期进入的[C]离子形成WCC。
全文摘要
本发明涉及一种用IAD技术在ASP－23冲头表面涂WCC的方法，属于金属表面处理技术。主要解决现有冷冲模具成本高和使用寿命低的问题。该工艺包括如下步骤将接正高电压的ASP－23冲头放入等离子辅助气相沉积炉内，炉温为500℃－560℃，炉内压强为80Pa－100Pa，同时通入反应气体WF6、CH4，施以20KV－50KV直流电压，通过调节电压和时间，WF6、CH4被电离，[w]和[C]发生反应生成WC，并沉积在冲头表面，和先期进入的[C]离子形成WCC。处理后的冲头寿命由原来的1000万模次提高到6000万模次。适用于模具制造业。
文档编号C23C16/503GK1763244SQ0213555
公开日2006年4月26日 申请日期2002年9月19日 优先权日2002年9月19日
发明者李进义, 彭鸣岐, 王明华, 戴向东, 付长义 申请人:山东华泽精密模塑有限公司