一种新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺的制作方法

本发明属于汽车遮阳板模具
技术领域：
，具体涉及一种新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺。
背景技术：
：随着人类社会的不断进步，汽车也越来越多进入到人们的生活中，中国已成为全球第一汽车生产大国和最大的汽车消费国。随着生活品质持续提升，人们对汽车零部件的要求更加多样化，体现在功能性、装饰性、舒适性等层面，不仅仅是安全性。遮阳板是现代汽车必不可少的零件，遮阳板作为汽车的内饰部件，遮挡前方刺眼的光线是其核心功能，还具有一些其他功能，附带化妆镜等。在汽车遮阳板生产线上，模具是必不可少的，模具的质量、性能对汽车遮阳板的整体性能起到十分重要的作用。针对模具在汽车遮阳板生产线使用过程中的各种开裂、变形等失效形式，模具在制造时需要进行热处理和表面工艺来对模具进行保护，改变模具的表面特性，延长模具的使用寿命。例如，金属腐蚀（特别是应力腐蚀和腐蚀疲劳）而引起的模具报废和偶然事故，以及检查、更换、修理设备所带来的花费。因此，需要研发出一种适用于新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺，具有较高的附加值，具有广泛的应用前景。中国专利申请号为cn201010543855.0公开了一种提高冲压件产品质量的模具表面处理工艺，选用移动式感应热处理设备来对该模具进行表面感应淬火处理，目的是为了降低修模频率，没有进一步提高金属模具的抗氧化性、耐腐蚀、强度、工作寿命。技术实现要素：发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺，简单、可操作性强，工艺步骤设置合理，利用化学反应的热处理和硅烷化处理，有效提高了模具表面的耐磨性、耐腐蚀性，工艺节能、环保、低成本、高效益，具有广泛的应用前景。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：（1）热处理：对待处理的模具表面进行抛光，然后用无水乙醇超声波清洗5-10min，吹干；上述模具放入温度为350-400℃的空气电阻炉中进行预氧化处理，处理时间为10-20min；对氮化炉进行预热，预热温度为300-320℃，将预氧化后模具在放入模具放入氮化炉内进行热处理；所述氮化炉包括坩埚、炉体、炉盖、电极、外控直流电源装置，所述炉体置于坩埚内，所述炉体顶部设置有炉盖，所述电极是根据模具外形设计的板状电极，所述电极作为正极，所述模具作为负极，所述电极与模具相互保持平行并且两极分别对应联接在位于炉盖上方的外控直流电源装置的正、负极上，所述炉体内装有盐浴，所述炉体外壁设置有蛇形钛合金加温管进行加热；所述模具置于装有盐浴的炉体内密封加热，炉体内温度加热到550℃-580℃后，保温100-120min，期间外控直流电源装置对所述电极与模具施加直流电场；（2）表面处理：热处理后的模具进行水冷、两次水洗、烘干，放入硅烷溶液浸渍，浸渍时间为5-10min，再放入干燥箱中在100-120℃烘烤1-1.5h固化，得到表面处理后的模具。本发明所述的新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺，工艺步骤设置合理，利用化学反应的热处理和硅烷化处理，有效提高了模具表面的耐磨性、耐腐蚀性，工艺节能、环保、低成本、高效益，应用前景广泛。所述热处理，先将抛光、清洗好的模具放入空气电阻炉中先进行预氧化处理，除去模具表层的水分，使模具表面形成一层淡蓝色的氧化膜，这种淡蓝色的氧化膜有助于后续吸附盐浴中的活性氮原子进而促进氮化；预热可以在模具表面生成铁的氧化物，可以促进活性氮原子的渗入，从而提高氮化速度，还使模具变形减少，并使得模具的外观色泽均匀，氮化采用外加直流电场，使得盐浴的n元素渗入模具表面，由于活性氮原子的扩散运动，在模具表面形成一层具有高的耐磨性和耐蚀性的渗层组织，模具表面获得强化改性，并且模具表面几乎不发生变形。所述表面处理，采用硅烷溶液浸渍，硅烷溶液的si-or水解生成si-oh，si-oh与模具表面上的me-oh形成氢键，通过加热进行固化，硅烷与模具表面之间形成si-o-me键，与模具表面紧密结合，si-oh发生自我缩合反应，生成si-o-si键，在模具表面形成网状而致密的膜，si-oh能与模具表面的羟基脱水缩合生成共价键，浸渍后的模具表面形成硅烷膜，进一步提高了模具表面耐腐蚀性同时还能提高模具表面耐磨性。进一步的，上述的新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺，所述模具的材质为经过调质后处理的42crmo钢。进一步的，上述的新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺，所述盐浴包括氮化盐、调整盐，所述盐浴中cno-含量为35-40%。进一步的，上述的新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺，所述外控直流电源装置外加电压为7.5v。进一步的，上述的新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺，所述硅烷溶液的制备，包括如下步骤：将双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺与三乙酰氧基硅烷混合搅拌2-2.5h，在用去离子水稀释，稀释后搅拌36-48h至水解平衡，得到所述硅烷溶液；其中，双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺：三乙酰氧基硅烷：去离子水=4-6：1-2：290-300。进一步的，上述的新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺，所述炉体内设置有温度调节机构，所述温度调节机构包括温度传感器数字信号处理模块、模/数转换器、数据打包模块、三线制模块，所述温度传感器有若干个并且安装在炉体内壁，；所述温度传感器与数字信号处理模块电性连接，所述数字信号处理模块、模/数转换器、数据打包模块、三线制模块依次连接；所述温度传感器输出模拟信号至数字信号处理模块，经模/数转换器转换输出数字信号，再由数据打包模块与每帧数字信号同步，再通过三线制模块通过三线制lvds将信号传入工控机进行实时显示与储存。炉体内的温度与热处理效果以及安全生产息息相关，温度传感器设置于炉体内，用于检测炉体内的温度信息，温度信息在工控机进行实时显示与储存，可以使操作人员实时了解炉体内的运行情况，并且对温度做出迅速的调整，提高了效率、质量。进一步的，上述的新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺，所述炉体内还设置有炉内压力调节机构；所述炉内压力调节机构包括取压管、压力传感器，所述取压管的一端设置在炉体内，所述取压管的另一端与压力传感器连接，所述压力传感器与数字信号处理模块电性连接。进一步的，上述的新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺，所述炉盖上设置有气相调节阀，所述工控机与气相调节阀（131）电性连接并且控制气相调节阀的开度。炉体内的压力也与热处理效果以及安全生产息息相关，所述取压管的一端设置在炉体内，用以获取炉体内的压力值，另一端与其对应连接的压力传感器相连，通过压力传感器反映炉体内的压力值大小，以便后续的压力调节，压力传感器与工控机电连接，工控机与气相调节阀电连接，用以控制气相调节阀阀门的开度，阀门的开度可以改变炉体内的压力，从而达到工艺过程中的压力要求。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：（1）本发明所述的新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺，工艺步骤设置合理，利用化学反应的热处理和硅烷化处理，有效提高了模具表面的耐磨性、耐腐蚀性，工艺节能、环保、低成本、高效益，应用前景广泛；（2）本发明所述的新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺，所述热处理在模具表面形成一层具有高的耐磨性和耐蚀性的渗层组织，模具表面获得强化改性，并且模具表面几乎不发生变形；（3）本发明所述的新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺，所述表面处理的浸渍后的模具表面形成硅烷膜，进一步提高了模具表面耐腐蚀性同时还能提高模具表面耐磨性。附图说明图1为本发明所述的新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺的氮化炉结构示意图；图2为本发明所述的新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺的氮化炉构架图；图中：氮化炉1、坩埚11、炉体12、炉盖13、气相调节阀131、电极14、外控直流电源装置15、温度调节机构16、温度传感器161、数字信号处理模块162、模/数转换器163、数据打包模块164、三线制模块165、工控机17、炉内压力调节机构18、取压管181、压力传感器182、模具a、导线b、盐浴c。具体实施方式下面将附图1-2结合具体实验数据，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。以下实施例1、2、3提供了一种新型汽车遮阳板用高精度金属模具表面处理工艺，所述氮化炉1包括坩埚11、炉体12、炉盖13、电极14、外控直流电源装置15，所述炉体12置于坩埚11内，所述炉体12顶部设置有炉盖13，所述电极14是根据模具外形设计的板状电极，所述电极14作为正极，所述模具作为负极，所述电极14与模具相互保持平行并且两极分别对应联接在位于炉盖13上方的外控直流电源装置15的正、负极上，所述炉体12内装有盐浴，所述炉体12外壁设置有蛇形钛合金加温管121进行加热。进一步的，所述炉体12内设置有温度调节机构16，所述温度调节机构16包括温度传感器161、数字信号处理模块162、模/数转换器163、数据打包模块164、三线制模块165，所述温度传感器161有若干个并且安装在炉体12内壁，；所述温度传感器161与数字信号处理模块162电性连接，所述数字信号处理模块162、模/数转换器163、数据打包模块164、三线制模块165依次连接；所述温度传感器161输出模拟信号至数字信号处理模块162，经模/数转换器163转换输出数字信号，再由数据打包模块164与每帧数字信号同步，再通过三线制模块165通过三线制lvds将信号传入工控机17进行实时显示与储存。进一步的，所述炉体12内还设置有炉内压力调节机构18；所述炉内压力调节机构18包括取压管181、压力传感器182，所述取压管181的一端设置在炉体12内，所述取压管181的另一端与压力传感器182连接，所述压力传感器182与数字信号处理模块153电性连接。进一步的，所述炉盖13上设置有气相调节阀131，所述工控机17与气相调节阀131电性连接并且控制气相调节阀131的开度。进一步的，所述模具的材质为经过调质后处理的42crmo钢。实施例1（1）热处理：对待处理的模具表面进行抛光，然后用无水乙醇超声波清洗5-10min，吹干；上述模具放入温度为360℃的空气电阻炉中进行预氧化处理，处理时间为10min；对氮化炉1进行预热，预热温度为300℃，将预氧化后模具在放入模具放入氮化炉1内进行热处理；所述模具置于装有盐浴的炉体12内密封加热，炉体12内温度加热到570℃后，保温110min，期间外控直流电源装置15对所述电极14与模具施加直流电场；所述外控直流电源装置15外加电压为7.5v；所述盐浴包括氮化盐、调整盐，所述盐浴中cno-含量为36%；（2）表面处理：热处理后的模具进行水冷、两次水洗、烘干，放入硅烷溶液浸渍，浸渍时间为6min，再放入干燥箱中在120℃烘烤1h固化，得到表面处理后的模具；所述硅烷溶液的制备，包括如下步骤：将双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺与三乙酰氧基硅烷混合搅拌2.0h，在用去离子水稀释，稀释后搅拌48h至水解平衡，得到所述硅烷溶液；其中，双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺：三乙酰氧基硅烷：去离子水=5：1：300。实施例2（3）热处理：对待处理的模具表面进行抛光，然后用无水乙醇超声波清洗5-10min，吹干；上述模具放入温度为380℃的空气电阻炉中进行预氧化处理，处理时间为12min；对氮化炉1进行预热，预热温度为300℃，将预氧化后模具在放入模具放入氮化炉1内进行热处理；所述模具置于装有盐浴的炉体12内密封加热，炉体12内温度加热到580℃后，保温100min，期间外控直流电源装置15对所述电极14与模具施加直流电场；所述外控直流电源装置15外加电压为7.5v；所述盐浴包括氮化盐、调整盐，所述盐浴中cno-含量为35%；（4）表面处理：热处理后的模具进行水冷、两次水洗、烘干，放入硅烷溶液浸渍，浸渍时间为8min，再放入干燥箱中在100烘烤1.2h固化，得到表面处理后的模具；所述硅烷溶液的制备，包括如下步骤：将双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺与三乙酰氧基硅烷混合搅拌2.2h，在用去离子水稀释，稀释后搅拌45h至水解平衡，得到所述硅烷溶液；其中，双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺：三乙酰氧基硅烷：去离子水=4：1：290。实施例3（5）热处理：对待处理的模具表面进行抛光，然后用无水乙醇超声波清洗5-10min，吹干；上述模具放入温度为380℃的空气电阻炉中进行预氧化处理，处理时间为12min；对氮化炉1进行预热，预热温度为315℃，将预氧化后模具在放入模具放入氮化炉1内进行热处理；所述模具置于装有盐浴的炉体12内密封加热，炉体12内温度加热到575℃后，保温115min，期间外控直流电源装置15对所述电极14与模具施加直流电场；所述外控直流电源装置15外加电压为7.5v；所述盐浴包括氮化盐、调整盐，所述盐浴中cno-含量为38%；（6）表面处理：热处理后的模具进行水冷、两次水洗、烘干，放入硅烷溶液浸渍，浸渍时间为8min，再放入干燥箱中在120℃烘烤1h固化，得到表面处理后的模具；所述硅烷溶液的制备，包括如下步骤：将双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺与三乙酰氧基硅烷混合搅拌2.5h，在用去离子水稀释，稀释后搅拌40h至水解平衡，得到所述硅烷溶液；其中，双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺：三乙酰氧基硅烷：去离子水=5：1.5：295。效果验证：按照下述标准对由上述实施例1、实施例2、实施例3得到的模具、未处理的模具（对比例1）进行性能试验。硬度：采用用维氏显微硬度计来测量上述实施例1、实施例2、实施例3得到的模具、未处理的模具（对比例1），得到上述实施例1、实施例2、实施例3得到的模具的有效硬化层厚度、实施例1、实施例2、实施例3、对比例1的截面硬度，加载的载荷为10g，保压时间为15s，结果如表1所示。耐腐蚀性能：采用极化曲线法，然后由极化曲线的tafel区外推，拟合得到了上述实施例1、实施例2、实施例3得到的模具、未处理的模具（对比例1）的腐蚀电位和腐蚀电流、腐蚀电流密度，结果如表1所示。操作如下：把上述实施例1、实施例2、实施例3得到的模具、未处理的模具（对比例1）试样和电极完全浸泡在腐蚀溶液中，在外加电流的作用下，使得电极的电势发生变化，极化曲线是电流密度与电极电势之间的关系。通过极化曲线的形状可以看出极化电位的高低和极化电流的大小，一般情况下，极化电位越大，极化电流越小，试样的耐蚀性就会越好。所用的介质为3.5%nacl溶液。极化曲线测量用cs350电化学工作站系统进行测试。表1样品性能测试结果性能指标对比例1实施例1实施例2实施例3有效硬化层厚度/μm-15.616.215.9截面硬度/hv0.01659112611031152腐蚀电位/mv-1130-536-528-519腐蚀电流度(a/cm2)1.0349e-031.69e-051.71e-051.65e-05腐蚀电流密度(mm/a)17.0520.198950.199620.20034本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。当前第1页12