导　　师： 曾德长;张友生

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 冷作模具的使用寿命和性能逐渐难以满足实际生产的需要,模具表面处理亟需推广。本文采用绿色环保的等离子表面处理技术:等离子渗氮以及电弧离子镀对常用的冷作模具钢SKD11以及冷冲压凸模进行处理。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、洛式硬度计以及摩擦磨损试验机等设备对离子渗氮层和电弧离子镀TiN和TiAlN涂层的显微结构和力学性能进行了表征,得到如下结论:(1)渗氮层总厚度为143μm,其中化合物白亮层约为8.5μm,扩散层厚度为135.5μm,渗氮速率为8.41μm/h;渗氮层金相组织为典型的脉状组织,结合XRD分析,主要相组成为ε-Fe3N、γ’-Fe4N和CrN,其中化合物层以ε相为主;渗氮后样品表面粗糙度增加,表面硬度达到1158.5HV。(2)TiN和TiAlN涂层厚度分别为2.26μm和2.17μm,均为面心立方的B1结构,TiAlN为Al原子取代部分Ti原子的固溶体,涂层(111)取向明显。TiN和TiAlN涂层显微硬度分别为2644HV和3216HV。压痕实验表明TiN涂层结合力等级为HF3级,TiAlN涂层结合力等级为HF6级,经过双重处理后,均分别提升至HF1级。划痕实验结果为TiN和TiAlN涂层结合力分别为30.8N和11.8N,经过双重处理后均提升,分别为40.6N和26N。摩擦磨损实验结果所展示出的样品耐磨性关系为:PN+TiN>TiN,PN+TiAlN>TiAlN,TiN>TiAlN,结合力较高的样品耐磨性都较好。(3)根据力学性能测试,选择渗氮和TiN工艺作为SKD11冲头的表面处理工艺,将原始冲头和处理冲头投入实际试用,渗氮后冲头寿命较原始冲头有小幅提升,而带有TiN涂层的冲头寿命显著提升,为原来的3倍。

关 键 词： 冷冲压模 等离子渗氮 涂层 涂层 结合力

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