專利名稱：用離子束輔助沉積技術(shù)對(duì)硬質(zhì)合金沖頭表面進(jìn)行處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬表面處理工程技術(shù)，特別是在ASP-23沖頭表面采用等離子輔助氣相沉積技術(shù)提高表層硬度的方法。
背景技術(shù)：
冷沖模具因其工作條件的特殊性，對(duì)材料的要求很高，表面熱處理工藝也特別復(fù)雜，即使使用牌號(hào)為ASP-23的硬質(zhì)合金制造，依據(jù)常規(guī)的熱處理工藝技術(shù)處理后，模具表層晶粒粒度為0.0006mm，硬度達(dá)到HV1400，表面耐磨性差，冷沖模具的使用壽命在1000萬模次左右。國內(nèi)目前也有采用在該種材料表面涂Tin、Ticn等方法的，但壽命突破1800次的尚未見報(bào)道。冷沖模具的高成本、低壽命成為制約模具制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種可使ASP-23沖頭實(shí)現(xiàn)高壽命、低成本的新工藝。
該種方法包括如下步驟將接正高壓的ASP-23沖頭放入等離子輔助氣相沉積爐內(nèi)，爐溫為500℃-560℃，爐內(nèi)壓強(qiáng)為80Pa-100Pa，施以20KV-50KV直流電壓，同時(shí)通入反應(yīng)氣體WF6、CH4；通過調(diào)節(jié)電壓和時(shí)間，CH4、WF6先后被電離，[C]在沖頭表面形成一層離子靴，先期注入沖頭表面，[w]和[C]發(fā)生反應(yīng)生成WC，并沉積在沖頭表面，和先期進(jìn)入的[C]離子形成WCC。
本發(fā)明的有益效果是采用該工藝可以同爐完成[C]注入和WC沉積涂層，有效地改善沖頭表面特性，生產(chǎn)效率高且不受沖頭形狀限制，沖頭精度易于控制，成本也比較低。處理后晶粒粒度為0.0003mm，沖頭的硬度達(dá)到HV2000，因而壽命由原來的1000萬模次提高到6000萬模次，工藝效果顯著。


下面結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1是用IAD技術(shù)在ASP-23沖頭表面涂WCC的工藝實(shí)施示意圖；圖2是按照本工藝方法處理后的沖頭截面示意圖。
圖2中，1-[C]離子，2-在此區(qū)域形成的WCC，3-涂層WC。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了該工藝方法在ASP-23沖頭表面涂WCC的實(shí)施示意。將接正高電壓的ASP-23沖頭放入等離子輔助氣相沉積爐內(nèi)，爐溫為500℃-560℃優(yōu)選值560℃，爐內(nèi)壓強(qiáng)為80Pa-100Pa優(yōu)選值100Pa，通入反應(yīng)氣體WF6、CH4，施加直流電壓，當(dāng)電壓達(dá)到20KV以上時(shí)，CH4首先被電離出[C]，且在沖頭表面形成一層負(fù)離子靴，在電場力的作用下，以比較高的速度垂直地注入沖頭表面達(dá)1μm，隨后升高電壓，WF6也被電離，當(dāng)[w]和[C]達(dá)到一定濃度時(shí)，迅速降低電壓，[w]和[C]發(fā)生反應(yīng)生成WC，并沉積在沖頭表面，和先期進(jìn)入的[C]離子形成WCC。它使ASP-23母材晶格更細(xì)化，[C]滲透到晶格之間，與母材金屬離子、[w]形成復(fù)雜的共價(jià)鍵化合物，粘著力非常強(qiáng)，沖頭表面硬度進(jìn)一步提高，耐磨性增強(qiáng)。在整個(gè)過程中電壓應(yīng)控制在20KV-50KV以內(nèi)。反應(yīng)方程式為CH4高電壓[C]+4[H]WF6高電壓[w]+6[F][w]+[C]＿＿＿WC圖2顯示了采用等離子輔助氣相沉積技術(shù)處理后的沖頭截面示意圖，由于[C]離子(1)的滲入，使母材晶粒被重新分割，細(xì)化。由于滲入的[C]產(chǎn)生壓動(dòng)，具有內(nèi)遷移性能，遷移深度可達(dá)100μm-1000μm，這使得涂層的粘著力非常強(qiáng)。表層的WC(3)在深入的[C]的作用下，由于釘扎效應(yīng)，形成一種網(wǎng)狀的象金剛石一樣硬的共價(jià)化合物WCC(2)覆蓋在母材表面。它克服了B類涂層硬度高但粘著力差的缺點(diǎn)，使此涂層處理的沖頭壽命明顯延長。
本發(fā)明特別適用于高速度、高精度、冷沖模沖頭表面涂膜。
權(quán)利要求
1.一種用IAD技術(shù)在ASP-23沖頭表面涂WCC的方法，包括如下步驟將接正高電壓的ASP-23沖頭放入等離子輔助氣相沉積爐內(nèi)，爐溫為500℃-560℃，爐內(nèi)壓強(qiáng)為80Pa-100Pa，同時(shí)通入反應(yīng)氣體WF6、CH4，施以20KV-50KV直流電壓，通過調(diào)節(jié)電壓和時(shí)間，WF6、CH4被電離，[w]和[C]發(fā)生反應(yīng)生成WC，并沉積在沖頭表面，和先期進(jìn)入的[C]離子形成WCC。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用IAD技術(shù)在ASP－23沖頭表面涂WCC的方法，屬于金屬表面處理技術(shù)。主要解決現(xiàn)有冷沖模具成本高和使用壽命低的問題。該工藝包括如下步驟將接正高電壓的ASP－23沖頭放入等離子輔助氣相沉積爐內(nèi)，爐溫為500℃－560℃，爐內(nèi)壓強(qiáng)為80Pa－100Pa，同時(shí)通入反應(yīng)氣體WF6、CH4，施以20KV－50KV直流電壓，通過調(diào)節(jié)電壓和時(shí)間，WF6、CH4被電離，[w]和[C]發(fā)生反應(yīng)生成WC，并沉積在沖頭表面，和先期進(jìn)入的[C]離子形成WCC。處理后的沖頭壽命由原來的1000萬模次提高到6000萬模次。適用于模具制造業(yè)。
文檔編號(hào)C23C16/503GK1763244SQ0213555
公開日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2002年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月19日
發(fā)明者李進(jìn)義, 彭鳴岐, 王明華, 戴向東, 付長義 申請(qǐng)人:山東華澤精密模塑有限公司