本发明涉及一种表面处理方法，具体涉及一种挤压模具的表面处 理方法，属于机械技术领域。
背景技术：
模具在现代生产中是生产各种工业产品的重要工艺装备。随着社 会经济的发展，特别是汽车、家电工业、航空航天的迅猛发展，对模 具工业提出了更高的要求。如何提高模具的质量、使用寿命和降低生 产成本成为当前迫切需要解决的问题。模具在工作中除了要求基体具 有足够高的强度和韧性的合理配合外，其表面性能对模具的工作性能 和使用寿命至关重要。模具性能的改善，单纯依赖基体材料的改进和 提高是非常有限的，也是不经济的，而通过表面处理技术，往往可以 收到事半功倍的效果，这也正是表面处理技术在模具生产中得到迅速 发展的原因。同时现有的模具表面处理工艺，工艺复杂，表面精度不 够理想，严重影响了模具使用性能及生产效果。
随着汽车轻量化的发展趋势，高档汽车厂家对光亮阳极氧化铝型 材产品的需求量越来越大，铝型材光亮阳极氧化技术在市场上蕴含着 巨大的商机。将铝合金用于高要求光亮阳极氧化，对氧化前的原材料 要求极高，模具表面处理对原材料好坏有直接影响关系。
技术实现要素：
本发明针对现有技术存在的上述问题，提出了一种挤压模具的表 面处理方法，能够使得到的挤压模具表面具有优异的耐腐蚀和耐磨性 能，同时具有优良的机械性能。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：一种挤压模具的表面处 理方法，所述表面处理方法具体包括如下步骤：采用金属有机物化学 气相沉积法在挤压模具表面沉积得到氧化铝涂层，并进行热处理。
氧化铝涂层具有良好的耐热性、化学惰性和高耐磨性，是有色金 属和非有色金属的热挤压模的主导涂层，本发明采用金属有机物化学 气相沉积法制备氧化铝薄膜，能够使制得的薄膜涂层具有沉积温度低、 生长速率快、沉积物的化学成分可控和使用设备简单等优点，而化学 气相沉积和物理气相沉积所需设备复杂，且沉积温度高，基体易变形。
作为优选，本发明氧化铝涂层的厚度为4-6μm。
在上述一种挤压模具的表面处理方法中，所述氧化铝涂层的沉积 具体包括如下步骤：将挤压模具放入反应式恒温器中，升温至 1000-1100℃后将仲丁醇铝蒸汽与纯氮混合沉积。其中，仲丁醇铝蒸 汽的温度为120-130℃，仲丁醇铝蒸汽的气体流量为5-6L/min。
在上述一种挤压模具的表面处理方法中，所述热处理包括一次淬 火处理和两次回火处理，具体包括如下步骤：淬火处理的温度为 1050-1070℃，时间为1-2h；第一次回火处理的温度为550-570℃，时 间为1-2h；第二次回火处理的温度为570-580℃，时间为1-1.5h。
在上述一种挤压模具的表面处理方法中，在沉积氧化铝涂层前还 包括涂覆缩丁醛树脂涂层，具体包括如下步骤：将挤压模具浸入Mg 粉和缩丁醛树脂混合的涂料中进行涂覆。
本发明在挤压模具表面进行缩丁醛树脂涂层的涂覆和氧化铝涂 层的涂覆，其中缩丁醛树脂涂层的涂覆能够使挤压模具具有极好的耐 腐蚀能力，而氧化铝涂层具有优异的机械性能，如耐磨性等，并通过 机械力表面改性提高挤压模具的表面性能，从而达到本发明的目的。
在上述一种挤压模具的表面处理方法中，所述Mg粉和缩丁醛树 脂混合的涂料中，Mg粉和缩丁醛树脂的质量比为(1-2)：5。其中， Mg粉为粒度由60-70μm与粒度为80-90μm的Mg粉混合而成，且 两者的质量比为(1-1.5)：1。本发明在挤压模具表面先涂覆含有Mg 粉的缩丁醛树脂层，涂层系统可近似看做平板电容器，Mg粉的加入 可以提高平板电容器的荷电能力，从而使涂层电容增加；另一方面， 加入Mg粉增大了涂层受极化的能力，即提高了涂层的介电常数，从 而提高了涂层电容。从上也可以看出，加入Mg粉后的涂层，涂覆在 挤压模具上后，其腐蚀能力得到进一步增强。但当涂层中的Mg粉进 一步增加时，则作为粘结剂的缩丁醛树脂降低，则会影响到涂层的性 质，如增加涂层孔隙率，腐蚀性介质渗透到涂层内部的几率增大，导 致涂层被腐蚀。作为优选，所述缩丁醛树脂涂层的厚度为5-6μm。
在上述一种挤压模具的表面处理方法中，在涂覆缩丁醛树脂涂层 前还包括预处理和预氧化，具体包括如下步骤：用水磨砂纸从 180～200号逐级对挤压模具进行研磨，抛光后浸入丙酮中超声清洗； 将清洗后的挤压模具放进热处理炉中，在800-810℃下氧化处理1-1.5h。
本发明在挤压模具表面进行预氧化，能够生成氧化膜，其成分为 氧化铝等的混合物，金属氧化物的热膨胀系数与氧化硅类似，减小了 热应力，且挤压模具表面形成的氧化膜促进涂层对挤压模具基体的润 湿性，促使涂层与挤压模具间的化学结合，从而提高得到的挤压模具 表面涂层的抗热冲击性能。
在上述一种挤压模具的表面处理方法中，在热处理后还包括机械 力表面改性处理和后处理，具体包括如下步骤：将挤压模具放入机械 滚筒中进行机械力表面改性处理得挤压模具半成品，再进行渗蜡处理 得挤压模具成品。
在上述一种挤压模具的表面处理方法中，所述机械滚筒的转速为 120-130r/min。本发明通过将挤压模具进行机械力表面改性处理，能 够使得到的挤压模具表观微观形貌光滑平整、致密；而没有经过机械 力表面改性处理的挤压模具表面存在很多Mg粉颗粒、氧化铝颗粒与 凹凸不平，有些部位还存在细小的裂纹，会影响涂层的机械性能，从 而影响得到的挤压模具的表面性能。
在上述一种挤压模具的表面处理方法中，通过将挤压模具进行渗 蜡处理，液态石蜡能够通过成型件内部的孔隙快速的渗入，近似于毛 细现象。取出冷却后，凝固的石蜡便填补了成型件内部的孔洞，使其 变得更加紧实，从而提高得到的挤压模具的强度。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明工艺流程合理，各工艺组成高效、环保，能保证得到 的经过表面处理后的挤压模具具有极高的硬度，耐磨性增强；
2、本发明采用复合涂层的工艺，先涂覆含有Mg粉的缩丁醛树 脂涂层，再涂覆氧化铝涂层，能够使得到的挤压模具具有高耐腐蚀能 力和机械性能；
3、本发明通过合理设定工艺流程的步骤，能够使得到的挤压模 具在使用后有残留的铝合金在模空中，由于传统氮化工艺没有很强抗 耐磨性每次使用后都需去除残铝检查，而本发明涂层模具由于抗耐磨 性强无需频繁煮模，降低维护成本和环境污染。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描 述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
预氧化：将清洗后的挤压模具放进热处理炉中，在800℃下氧化 处理1h；
缩丁醛树脂涂层涂覆：将预氧化后的挤压模具浸入Mg粉和缩丁 醛树脂混合的涂料中进行涂覆；所述Mg粉和缩丁醛树脂混合的涂料 中，Mg粉和缩丁醛树脂的质量比为1：5。其中，Mg粉为粒度由60 μm与粒度为80μm的Mg粉混合而成，且两者的质量比为1：1； 所述缩丁醛树脂涂层的厚度为5μm；
金属有机物化学气相沉积氧化铝涂层：将涂覆缩丁醛树脂涂层的 挤压模具放入反应式恒温器中，升温至1000℃后将仲丁醇铝蒸汽与 纯氮混合沉积；所述仲丁醇铝蒸汽的温度为120℃，仲丁醇铝蒸汽的 气体流量为5L/min；所述氧化铝涂层的厚度为4μm；
热处理：将得到的挤压模具进行热处理；所述热处理包括一次淬 火处理和两次回火处理，具体包括如下步骤：淬火处理的温度为 1050℃，时间为1h；第一次回火处理的温度为550℃，时间为1h； 第二次回火处理的温度为570℃，时间为1h；
机械力表面改性：将挤压模具放入机械滚筒中进行机械力表面改 性处理得挤压模具半成品；所述机械滚筒的转速为120r/min；
后处理：将挤压模具半成品进行渗蜡处理得挤压模具成品。
实施例2
预氧化：将清洗后的挤压模具放进热处理炉中，在802℃下氧化 处理1.1h；
缩丁醛树脂涂层涂覆：将预氧化后的挤压模具浸入Mg粉和缩丁 醛树脂混合的涂料中进行涂覆；所述Mg粉和缩丁醛树脂混合的涂料 中，Mg粉和缩丁醛树脂的质量比为1.2：5。其中，Mg粉为粒度由 62μm与粒度为82μm的Mg粉混合而成，且两者的质量比为1.1： 1；所述缩丁醛树脂涂层的厚度为5.2μm；
金属有机物化学气相沉积氧化铝涂层：将涂覆缩丁醛树脂涂层的 挤压模具放入反应式恒温器中，升温至1020℃后将仲丁醇铝蒸汽与 纯氮混合沉积；所述仲丁醇铝蒸汽的温度为122℃，仲丁醇铝蒸汽的 气体流量为5.2L/min；所述氧化铝涂层的厚度为4.2μm；
热处理：将得到的挤压模具进行热处理；所述热处理包括一次淬 火处理和两次回火处理，具体包括如下步骤：淬火处理的温度为 1055℃，时间为1.2h；第一次回火处理的温度为555℃，时间为1.2h； 第二次回火处理的温度为572℃，时间为1.1h；
机械力表面改性：将挤压模具放入机械滚筒中进行机械力表面改 性处理得挤压模具半成品；所述机械滚筒的转速为122r/min；
后处理：将挤压模具半成品进行渗蜡处理得挤压模具成品。
实施例3
预氧化：将清洗后的挤压模具放进热处理炉中，在805℃下氧化 处理1.2h；
缩丁醛树脂涂层涂覆：将预氧化后的挤压模具浸入Mg粉和缩丁 醛树脂混合的涂料中进行涂覆；所述Mg粉和缩丁醛树脂混合的涂料 中，Mg粉和缩丁醛树脂的质量比为1.5：5。其中，Mg粉为粒度由 65μm与粒度为85μm的Mg粉混合而成，且两者的质量比为1.3： 1；所述缩丁醛树脂涂层的厚度为5.5μm；
金属有机物化学气相沉积氧化铝涂层：将涂覆缩丁醛树脂涂层的 挤压模具放入反应式恒温器中，升温至1050℃后将仲丁醇铝蒸汽与 纯氮混合沉积；所述仲丁醇铝蒸汽的温度为125，仲丁醇铝蒸汽的气 体流量为5.5L/min；所述氧化铝涂层的厚度为5μm；
热处理：将得到的挤压模具进行热处理；所述热处理包括一次淬 火处理和两次回火处理，具体包括如下步骤：淬火处理的温度为 1060℃，时间为1.5h；第一次回火处理的温度为560℃，时间为1.5h； 第二次回火处理的温度为575℃，时间为1.3h；
机械力表面改性：将挤压模具放入机械滚筒中进行机械力表面改 性处理得挤压模具半成品；所述机械滚筒的转速为125r/min；
后处理：将挤压模具半成品进行渗蜡处理得挤压模具成品。
实施例4
预氧化：将清洗后的挤压模具放进热处理炉中，在808℃下氧化 处理1.4h；
缩丁醛树脂涂层涂覆：将预氧化后的挤压模具浸入Mg粉和缩丁 醛树脂混合的涂料中进行涂覆；所述Mg粉和缩丁醛树脂混合的涂料 中，Mg粉和缩丁醛树脂的质量比为1.8：5。其中，Mg粉为粒度由 68μm与粒度为88μm的Mg粉混合而成，且两者的质量比为1.4： 1；所述缩丁醛树脂涂层的厚度为5.8μm；
金属有机物化学气相沉积氧化铝涂层：将涂覆缩丁醛树脂涂层的 挤压模具放入反应式恒温器中，升温至1080℃后将仲丁醇铝蒸汽与 纯氮混合沉积；所述仲丁醇铝蒸汽的温度为128℃，仲丁醇铝蒸汽的 气体流量为5.8L/min；所述氧化铝涂层的厚度为5.5μm；
热处理：将得到的挤压模具进行热处理；所述热处理包括一次淬 火处理和两次回火处理，具体包括如下步骤：淬火处理的温度为 1065℃，时间为1.8h；第一次回火处理的温度为565℃，时间为1.8h； 第二次回火处理的温度为578℃，时间为1.4h；
机械力表面改性：将挤压模具放入机械滚筒中进行机械力表面改 性处理得挤压模具半成品；所述机械滚筒的转速为128r/min；
后处理：将挤压模具半成品进行渗蜡处理得挤压模具成品。
实施例5
预氧化：将清洗后的挤压模具放进热处理炉中，在810℃下氧化 处理1.5h；
缩丁醛树脂涂层涂覆：将预氧化后的挤压模具浸入Mg粉和缩丁 醛树脂混合的涂料中进行涂覆；所述Mg粉和缩丁醛树脂混合的涂料 中，Mg粉和缩丁醛树脂的质量比为2：5。其中，Mg粉为粒度由70 μm与粒度为90μm的Mg粉混合而成，且两者的质量比为1.5：1； 所述缩丁醛树脂涂层的厚度为6μm；
金属有机物化学气相沉积氧化铝涂层：将涂覆缩丁醛树脂涂层的 挤压模具放入反应式恒温器中，升温至1100℃后将仲丁醇铝蒸汽与 纯氮混合沉积；所述仲丁醇铝蒸汽的温度为130℃，仲丁醇铝蒸汽的 气体流量为6L/min；所述氧化铝涂层的厚度为6μm；
热处理：将得到的挤压模具进行热处理；所述热处理包括一次淬 火处理和两次回火处理，具体包括如下步骤：淬火处理的温度为 1070℃，时间为2h；第一次回火处理的温度为570℃，时间为2h； 第二次回火处理的温度为580℃，时间为1.5h；
机械力表面改性：将挤压模具放入机械滚筒中进行机械力表面改 性处理得挤压模具半成品；所述机械滚筒的转速为130r/min；
后处理：将挤压模具半成品进行渗蜡处理得挤压模具成品。
实施例6
与实施例3份的区别仅在于，该实施例挤压模具表面没有涂覆缩 丁醛树脂涂层，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例7
与实施例3的区别仅在于，该实施例挤压模具表面处理过程中没 有进行预氧化处理，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例8
与实施例3的区别仅在于，该实施例挤压模具表面处理过程中没 有进行机械力表面改性处理，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例9
与实施例3的区别仅在于，该实施例挤压模具沉积氧化铝涂层的 温度为950℃，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例10
与实施例3的区别仅在于，该实施例挤压模具沉积氧化铝涂层的 温度为1150℃，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例1
与实施例3的区别仅在于，该对比例在挤压模具表面涂覆普通涂 层，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例2
与实施例3的区别仅在于，该对比例没有在挤压模具表面涂覆涂 层，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例3
与实施例3的区别仅在于，该对比例挤压模具表面采用化学气相 沉积法涂覆氧化铝涂层，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例4
与实施例3的区别仅在于，该对比例挤压模具表面采用物理气相 沉积法涂覆氧化铝涂层，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
将实施例1-10及对比例1-4中制得的挤压模具进行性能检测，其 中，显微硬度测试方法为：采用Vickers硬度测试法、采用MH-5型 显微硬度仪测试硬度，测试时，检测力为0.05千克力，作用时间为12s， 所得结果见表1。
磨损试验检测方法为：采用MPX-2000X型盘销式磨损试验机进 行磨损试验，将挤压模具分别制作成销试样，试验时，试验机的转速 为350r/min，线速度为0.5m/s，载荷为20N，磨损时间为10min，磨损 完成后，卸下销试样，用乙醇清洗干净，晾干后称其质量，当然，在 磨损试验之前，先要测试销试样的质量，从而可以计算磨损试验的质 量损失百分率；
耐蚀试验检测方法为：采用浸渍试验的方法来测量模具的耐蚀性， 腐蚀介质为10％的HCl溶液，温度为室温，腐蚀时间为15h，腐蚀完 成后取出，用酒精清洗干净，然后晾干，用天平测量其质量。当然， 在做腐蚀测试以前要先测试模具的质量，从而可以计算其因腐蚀带来 的质量损失，所得结果见表1。
表1：实施例1-10及对比例1-4中挤压模具性能检测结果
从上述结果可以看出，本发明工艺流程合理，各工艺组成高效、 环保，能保证得到的经过表面处理后的挤压模具具有极高的硬度，耐 磨性增强；同时，本发明采用复合涂层的工艺，先涂覆含有Mg粉的 缩丁醛树脂涂层，再涂覆氧化铝涂层，能够使得到的挤压模具具有高 耐腐蚀能力和机械性能。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本 发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修 改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超 越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但 是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作 各种变化或修正是显然的。