铝合金挤压多孔模具的处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种铝合金挤压多孔模具的处理工艺，其特征在于，其工艺步骤包括退火、淬火、回火、清洗、氮化前处理、氮化和表面合金化，本发明的铝合金挤压多孔模具的处理工艺制作的多孔模具有使用寿命长，模具刃口强度高、良好的抗冷热疲劳强度、较高的耐高温强度和足够的韧性，模具在生产时的稳定性好等特点。
【专利说明】铝合金挤压多孔模具的处理工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铝合金挤压模具加工领域，具体地说是一种铝合金挤压多孔模具的处理工艺。
【背景技术】
[0002]铝合金有较好的挤压成形性，具有比重轻、强度好、耐腐蚀，良好经济性、环保性和可回收性等优点，广泛用于工业、电子、建筑等领域，现阶段铝合金型材的加工，大多是通过热挤压模具来完成。
[0003]传统的铝合金挤压模具多为单孔模具，单孔模具挤压能耗高、产效低。而多孔模挤压则是在原来“一模一孔”生产方式基础上，实现“一模二孔”、“一模多孔”式生产。使用多孔模挤压，可以较大程度地提高产能、优化生产结构、提高人均生产效率、降低生产成本、节约工业用地，因此备受铝合金挤压生产企业青睐。
[0004]铝合金挤压模具由于长期经受高温载荷(包括压缩、拉伸、扭曲、力冲击和热冲击等)作用，脱模时还承受一定的拉应力，还受到冲击载荷的作用。所以铝合金挤压模具的性能要求具有较高的热稳定性、良好的抗冷热疲劳强度、较高的耐高温强度和足够的韧性。而多孔模具多孔模相对于单孔模的制作精度要求更高，分流孔、焊合腔结构更复杂，多孔模具还常常因刃口损坏而报废。
[0005]所以，提高多孔模具的使用寿命、增强多孔模具刃口硬度、增强多孔模具在铝合金挤压生产中的稳定性、保证多孔模具能适用于较宽温度范围的挤压工艺，一直是行业内技术人员在研究的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种模具使用寿命长、模具刃口硬度高、模具在生产时的稳定性好、成品率高的铝合金挤压多孔模具的处理工艺。
[0007]本发明是这样实现的:
一种铝合金挤压多孔模具的处理工艺，其特征在于，其工艺步骤包括退火、淬火、回火、清洗、氮化前处理、氮化和表面合金化，具体过程如下:
(1)退火:采用球化退火，即将模具放入加热炉中在850-900°C下保温2-4小时，然后以35-40°C /h的速度随炉缓冷，模具冷却至500-550°C时出炉空冷。
[0008](2)淬火:退火后的模具先经过两阶段预热，首先在400-450°C下保温5分钟，然后在820-850°C下保温5分钟，后快速升温至1000°C -1100°C下保温5_10分钟，淬火采用50~60°C温水冷却方式，淬火加热和保温过程中采用防氧化脱碳涂料凃在模具的周围。
[0009](3)回火:经过淬火后的模具放入加热炉中在500-600°C下保温2_4小时，重复回火2-4次。
[0010](4)清洗:用酸液浸泡经过回火的模具10~15分钟,模具取出用清水冲洗，再用水砂纸打磨、刷洗铁锈，并冲洗干净，最后放入金属净化洗剂中浸泡10~15分钟，取出风扇吹干，其中酸液为重量含量20%~30%的盐酸或硫酸。
[0011](5)氮化前处理:将模具装入框中，将装好模具的框放入炉中，炉盖盖至一半，启动风扇接通加热电源，吹、烘干炉内模具水分，当炉外温度为150°C时停止加热，10-20分钟后盖紧炉盖，先充入氨气，气量为2-3m3/h，并启动风扇排出炉内空气。
[0012](6)氮化:排完空气后开始加热升温，将氨气通入量调至1.5-3m3/h,炉压控制在100-150mm水柱，温度炉内510_530°C时开始保温，保温10-12小时，氨分解率控制在28%-40%。
[0013](7)表面合金化:将合金粉末涂在经过氮化的模具刃口平面上，通过激光束将合金粉末加热熔化，使合金元素快速熔入模具表面，然后进行表面清理、精磨。
[0014]以上所述的金属净化洗剂包括表面活性剂、磷酸三钠、三乙醇胺和磷酸三丁酯；表面活性剂、磷酸三钠、三乙醇胺和磷酸三丁酯的重量百分比为15-20:2-5:5-8:10_15。
[0015]以上所述的合金粉末为V205、Nb3B2和渗碳剂的混合物，其质量比例为V205: Nb3B2:渗碳剂=1:1:1。
[0016]本发明的突出的实质性特点和显著的进步是:
1.本发明的铝合金挤压多孔模的处理工艺处理后的挤压多孔模具，具有良好的综合性能，可以抵抗塑性变形，磨损和裂纹的发生，可以提高模具寿命2至3倍，增强了模具在生产时的稳定性，保证了多孔模具能适用于较宽温度范围的挤压工艺。
[0017]2.本发明用V205、Nb3B2和渗碳剂等合金粉末混合物进行表面合金化的方法对经过氮化处理的模具刃口表面进行改性处理，使模具刃口表面形成了 NbN、VN、NbC、V8C7等高性能物相和组织，渗层厚度达90 ~110 μ m且组织致密并呈弥散性分布，与常规氮化处理的比较，高温氧化增重速率缓慢仅为氮化处理的1/4，微裂纹出现在热疲劳循环2500次以上，模具刃口硬度极大增强。
【具体实施方式】
[0018]实施例1
以H13模具为实施例说明本铝合金挤压多孔模的处理工艺处理过程。
[0019](1)退火:采用球化退火，即将模具放入加热炉中在850°C下保温4小时，然后以35°C /h的速度随炉缓冷，模具冷却至500°C时出炉空冷。
[0020](2)淬火:退火后的模具先经过两阶段预热，首先在400°C下保温5分钟，然后在820°C下保温5分钟，后快速升温至1000°C下保温10分钟，淬火采用50°C温水冷却方式，淬火加热和保温过程中采用防氧化脱碳涂料凃在模具的周围。
[0021](3)回火:经过淬火后的模具放入加热炉中在500°C下保温4小时，重复回火2次。
[0022](4)清洗:用酸液浸泡经过回火的模具10分钟，模具取出用清水冲洗，再用水砂纸打磨、刷洗铁锈，并冲洗干净，最后放入金属净化洗剂中浸泡10分钟，取出风扇吹干，其中酸液为重量含量20%的盐酸；金属净化洗剂包括表面活性剂、磷酸三钠、三乙醇胺和磷酸三丁酯；表面活性剂、磷酸三钠、三乙醇胺和磷酸三丁酯的重量百分比为15:2:5:10。
[0023]( 5 )氮化前处理:将模具 装入框中，将装好模具的框放入炉中，炉盖盖至一半，启动风扇接通加热电源，吹、烘干炉内模具水分，当炉外温度为150°C时停止加热，10分钟后盖紧炉盖，先充入氨气，气量为2m3/h，并启动风扇排出炉内空气。[0024](6)氮化:排完空气后开始加热升温，将氨气通入量调至1.5m3/h,炉压控制在100mm水柱，温度炉内510°C时开始保温，保温12小时，氨分解率控制在28%。
[0025](7)表面合金化:将合金粉末涂在经过氮化的模具刃口平面上，通过激光束将合金粉末加热熔化，使合金元素快速熔入模具表面，然后进行表面清理、精磨；合金粉末为v205、Nb3B2和渗碳剂的混合物，其质量比例为V205: Nb3B2:渗碳剂=1:1:1。
[0026]实施例2
(1)退火:采用球化退火，即将模具放入加热炉中在860°C下保温3.5小时，然后以36°C /h的速度随炉缓冷，模具冷却至520°C时出炉空冷。
[0027](2)淬火:退火后的模具先经过两阶段预热，首先在420°C下保温5分钟，然后在820-850°C下保温5分钟，后快速升温至1020°C下保温5_10分钟，淬火采用52°C温水冷却方式，淬火加热和保温过程中采用防氧化脱碳涂料凃在模具的周围。
[0028](3)回火:经过 淬火后的模具放入加热炉中在520°C下保温3.5小时，重复回火3次。
[0029](4)清洗:用酸液浸泡经过回火的模具12分钟，模具取出用清水冲洗，再用水砂纸打磨、刷洗铁锈，并冲洗干净，最后放入金属净化洗剂中浸泡12分钟，取出风扇吹干，其中酸液为重量含量22%的盐酸；金属净化洗剂包括表面活性剂、磷酸三钠、三乙醇胺和磷酸三丁酯；表面活性剂、磷酸三钠、三乙醇胺和磷酸三丁酯的重量百分比为18:3:6:12。
[0030]( 5 )氮化前处理:将模具装入框中，将装好模具的框放入炉中，炉盖盖至一半，启动风扇接通加热电源，吹、烘干炉内模具水分，当炉外温度为150°C时停止加热，12分钟后盖紧炉盖，先充入氨气，气量为2.5m3/h，并启动风扇排出炉内空气。
[0031](6)氮化:排完空气后开始加热升温，将氨气通入量调至2m3/h，炉压控制在120_水柱，温度炉内515°C时开始保温，保温11小时，氨分解率控制在30%。
[0032](7)表面合金化:将合金粉末涂在经过氮化的模具刃口平面上，通过激光束将合金粉末加热熔化，使合金元素快速熔入模具表面，然后进行表面清理、精磨；合金粉末为v205、Nb3B2和渗碳剂的混合物，其质量比例为V205: Nb3B2:渗碳剂=1:1:1。
[0033]实施例3
(1)退火:采用球化退火，即将模具放入加热炉中在880°C下保温2.5小时，然后以38°C /h的速度随炉缓冷，模具冷却至530°C时出炉空冷。
[0034](2)淬火:退火后的模具先经过两阶段预热，首先在430°C下保温5分钟，然后在830°C下保温5分钟，后快速升温至1050°C下保温8分钟，淬火采用58°C温水冷却方式，淬火加热和保温过程中采用防氧化脱碳涂料凃在模具的周围。
[0035](3)回火:经过淬火后的模具放入加热炉中在580°C下保温3小时，重复回火3次。
[0036](4)清洗:用酸液浸泡经过回火的模具13分钟，模具取出用清水冲洗，再用水砂纸打磨、刷洗铁锈，并冲洗干净，最后放入金属净化洗剂中浸泡14分钟，取出风扇吹干，其中酸液为重量含量28%的硫酸；金属净化洗剂包括表面活性剂、磷酸三钠、三乙醇胺和磷酸三丁酯；表面活性剂、磷酸三钠、三乙醇胺和磷酸三丁酯的重量百分比为18:4:7:12。
[0037](5 )氮化前处理:将模具装入框中，将装好模具的框放入炉中，炉盖盖至一半，启动风扇接通加热电源，吹、烘干炉内模具水分，当炉外温度为150°C时停止加热，18分钟后盖紧炉盖，先充入氨气，气量为2.5m3/h，并启动风扇排出炉内空气。[0038](6)氮化:排完空气后开始加热升温，将氨气通入量调至2.5m3/h，炉压控制在140mm水柱，温度炉内525°C时开始保温，保温11小时，氨分解率控制在35%。
[0039](7)表面合金化:将合金粉末涂在经过氮化的模具刃口平面上，通过激光束将合金粉末加热熔化，使合金元素快速熔入模具表面，然后进行表面清理、精磨；合金粉末为v205、Nb3B2和渗碳剂的混合物，其质量比例为V205: Nb3B2:渗碳剂=1:1:1。
[0040]实施例4
(1)退火:采用球化退火，即将模具放入加热炉中在900°C下保温2小时，然后以40°C /h的速度随炉缓冷，模具冷却至550°C时出炉空冷。
[0041](2)淬火:退火后的模具先经过两阶段预热，首先在450°C下保温5分钟，然后在850°C下保温5分钟，后快速升温至1100°C下保温5分钟，淬火采用60°C温水冷却方式，淬火加热和保温过程中采用防氧化脱碳涂料凃在模具的周围。
[0042](3)回火:经过淬火后的模具放入加热炉中在600°C下保温2-4小时，重复回火4次。
[0043](4)清洗:用酸液浸泡经过回火的模具15分钟，模具取出用清水冲洗，再用水砂纸打磨、刷洗铁锈，并冲洗干净，最后放入金属净化洗剂中浸泡15分钟，取出风扇吹干，其中酸液为重量含量30%的盐酸；金属净化洗剂包括表面活性剂、磷酸三钠、三乙醇胺和磷酸三丁酯；表面活性剂、磷酸三钠、三乙醇胺和磷酸三丁酯的重量百分比为20: 5:8:5。
[0044](5 )氮化前处理:将 模具装入框中，将装好模具的框放入炉中，炉盖盖至一半，启动风扇接通加热电源，吹、烘干炉内模具水分，当炉外温度为150°C时停止加热，20分钟后盖紧炉盖，先充入氨气，气量为3m3/h，并启动风扇排出炉内空气。
[0045](6)氮化:排完空气后开始加热升温，将氨气通入量调至3m3/h，炉压控制在150mm水柱，温度炉内530°C时开始保温，保温12小时，氨分解率控制在40%。
[0046](7)表面合金化:将合金粉末涂在经过氮化的模具刃口平面上，通过激光束将合金粉末加热熔化，使合金元素快速熔入模具表面，然后进行表面清理、精磨；合金粉末为v205、Nb3B2和渗碳剂的混合物，其质量比例为V205: Nb3B2:渗碳剂=1:1:1。
【权利要求】
1.一种铝合金挤压多孔模具的处理工艺，其特征在于，其工艺步骤包括退火、淬火、回火、清洗、氮化前处理、氮化和表面合金化，具体过程如下:(1)退火:采用球化退火，即将模具放入加热炉中在850-900°C下保温2-4小时，然后以35-40°C /h的速度随炉缓冷，模具冷却至500-550°C时出炉空冷；(2)淬火:退火后的模具先经过两阶段预热，首先在400-45(TC下保温5分钟，然后在820-850°C下保温5分钟，后快速升温至1000°C -1100°C下保温5_10分钟，淬火采用50~60°C温水冷却方式，淬火加热和保温过程中采用防氧化脱碳涂料凃在模具的周围；(3)回火:经过淬火后的模具放入加热炉中在500-600°C下保温2-4小时，重复回火2-4次；(4)清洗:用酸液浸泡经过回火的模具10~15分钟，模具取出用清水冲洗，再用水砂纸打磨、刷洗铁锈，并冲洗干净，最后放入金属净化洗剂中浸泡10~15分钟，取出风扇吹干，其中酸液为重量含量20%~30%的盐酸或硫酸；(5 )氮化前处理:将模具装入框中，将装好模具的框放入炉中，炉盖盖至一半，启动风扇接通加热电源，吹、烘干炉内模具水分，当炉外温度为150°C时停止加热，10-20分钟后盖紧炉盖，先充入氨气，气量为2-3m3/h，并启动风扇排出炉内空气；(6)氮化:排完空气后开始加热升温，将氨气通入量调至1.5-3m3/h,炉压控制在100-150mm水柱，温度炉内510_530°C时开始保温，保温10-12小时，氨分解率控制在28%-40% ；(7)表面合金化:将合金粉末涂在经过氮化的模具刃口平面上，通过激光束将合金粉末加热熔化，使合金元素快速熔入模具表面，然后进行表面清理、精磨。
2.根据权利要求1所述的铝合金挤压多孔模具的处理工艺，其特征在于，所述的金属净化洗剂包括表面活性剂、磷酸三钠、三乙醇胺和磷酸三丁酯；表面活性剂、磷酸三钠、三乙醇胺和磷酸三丁酯的重量百分比为15-20:2-5:5-8:10_15。
3.根据权利要求1所述的铝合金挤压多孔模具的处理工艺，其特征在于，所述的合金粉末为v205、Nb3B2和渗碳剂的混合物，其质量比例为V205: Nb3B2:渗碳剂=1:1:1。
【文档编号】C23F17/00GK103668229SQ201310691669
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】张聪聪, 韦政, 盛丹, 韩祖丽, 韦卫杰, 叶晟 申请人:广西理工职业技术学院