模具工件間磨損、黏連等作用的有效保護(hù)，延長模具的使用壽命。
[0025]2)本發(fā)明提供的技術(shù)方案在硬質(zhì)耐磨層的表面進(jìn)行了微結(jié)構(gòu)加工，這些微結(jié)構(gòu)的存在提高了潤滑涂層在硬質(zhì)耐磨層上的結(jié)合力，從而使涂層整體的結(jié)合強(qiáng)度得到了提高。
[0026]3)硬質(zhì)耐磨層表面的微結(jié)構(gòu)還起了緩釋與容納的作用；一方面，微結(jié)構(gòu)中存儲(chǔ)的潤滑劑可以在潤滑涂層消耗完畢后進(jìn)一步釋放出來，對(duì)接觸表面進(jìn)行潤滑，保持涂層的潤滑性及耐磨性;另一方面，摩擦過程中產(chǎn)生的磨肩會(huì)被收集到這些微結(jié)構(gòu)中，從而在摩擦過程中能夠保持接觸面無雜質(zhì)，防止對(duì)接觸面的進(jìn)一步損害。
[0027]4)本發(fā)明提供的技術(shù)方案將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與涂層設(shè)計(jì)相結(jié)合，采用硬質(zhì)耐磨涂層、潤滑涂層與微結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式制備防護(hù)涂層，操作簡單方便，實(shí)用性強(qiáng)，可放大生產(chǎn)，填補(bǔ)了國內(nèi)外模具防護(hù)涂層的市場空白，具有巨大的軍事及商業(yè)應(yīng)用加價(jià)值。
【附圖說明】
[0028]圖1為防護(hù)涂層的制備示意圖；
[0029]圖2為硬質(zhì)耐磨涂層的制備示意圖；
[0030]圖3為硬質(zhì)耐磨涂層上微孔或微溝槽的加工示意圖；其中，微孔的孔徑或微溝槽的槽寬為a，相鄰兩個(gè)微孔或微溝槽之間的距離為b，微孔或微溝槽的深度為d;
[0031 ]圖4為潤滑涂層的加工示意圖；
[0032]圖5為本發(fā)明提供的防護(hù)涂層與傳統(tǒng)涂層之間的作用比較分析圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對(duì)本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。
[0034]實(shí)施例1
[0035]本發(fā)明提供了一種基于模具基體工作表面的防護(hù)涂層，該圖層的制備流程如圖1所示，其包括以下步驟:
[0036]I)零件的清洗
[0037]將待加工的基材置于丙酮溶液中，然后放入超聲波清洗試驗(yàn)機(jī)中進(jìn)行超聲清洗，清洗時(shí)間為30min;完成超聲清洗后，用吹風(fēng)機(jī)將基材吹干后置于酒精溶液中，再次進(jìn)行超聲波清洗，清洗時(shí)間為30min，最后用吹風(fēng)機(jī)將基材吹干。
[0038]2)硬質(zhì)耐磨涂層的制備
[0039]將基材放于噴涂車間中，在噴涂填料口填充適量SiC的粉末，采用低溫等離子噴涂技術(shù)進(jìn)行噴涂(如圖2所示)，噴涂過程中通過調(diào)節(jié)噴涂工藝參數(shù)在基材的工作表面制備厚度為200μπι的硬質(zhì)耐磨涂層。
[0040]3)硬質(zhì)耐磨涂層表面微結(jié)構(gòu)的制備
[0041]采用激光打孔的方式在硬質(zhì)耐磨涂層的表面制備不同形狀、間距及深度的微孔或微溝槽，調(diào)整激光加工的功率密度、脈沖寬度及掃描次數(shù)、速度進(jìn)行工藝控制，使微孔或微溝槽在硬質(zhì)耐磨涂層的表面排成周期性的陣列(如圖3所示)，圖中微孔的孔徑或微溝槽的槽寬為a，相鄰兩個(gè)微孔或微溝槽之間的距離為b(b的取值在ΙΟΟμπι-lmm之間)，微孔或微溝槽的深度為d(d的取值小于硬質(zhì)耐磨涂層的厚度)。
[0042]4)界面清理
[0043]對(duì)加工后的硬質(zhì)耐磨涂層的表面進(jìn)行超聲清洗，并通過離子束轟擊及其他后處理方式對(duì)激光加工后產(chǎn)生的缺陷及污染物進(jìn)行去除。
[0044]5)潤滑涂層的制備
[0045]將基材放于噴涂車間中，更換噴涂粉末，將MoS2粉末放入噴涂料口，通過調(diào)整噴涂的距離、噴槍的速度進(jìn)行潤滑涂層的制備(該潤滑涂層的厚度為200μπι，如圖4所示)，制備過程中首先對(duì)微孔或微溝槽進(jìn)行填充，隨后在硬質(zhì)耐磨涂層的表面制備厚度為200μπι的潤滑涂層，完成防護(hù)涂層的制備。
[0046]實(shí)施例2
[0047]本實(shí)施例提供了一種基于模具基體工作表面的防護(hù)涂層，該圖層的制備流程如圖I所示，其包括以下步驟:
[0048]I)零件的清洗
[0049]將待加工的基材置于丙酮溶液中，然后放入超聲波清洗試驗(yàn)機(jī)中進(jìn)行超聲清洗，清洗時(shí)間為30min;完成超聲清洗后，用吹風(fēng)機(jī)將基材吹干后置于酒精溶液中，再次進(jìn)行超聲清洗，清洗時(shí)間為30min，最后用吹風(fēng)機(jī)將基材吹干。
[0050]2)硬質(zhì)耐磨涂層的制備
[0051]將基材放于噴涂車間中，在噴涂填料口填充適量氧化鋁的粉末，采用低溫等離子噴涂技術(shù)進(jìn)行噴涂，噴涂過程中通過調(diào)節(jié)噴涂工藝參數(shù)使基材的工作表面獲得厚度為200μm的硬質(zhì)耐磨涂層。
[0052]3)微結(jié)構(gòu)的制備
[0053]采用激光打孔的方式在硬質(zhì)耐磨涂層的表面制備不同形狀、間距及深度的微孔或微溝槽，調(diào)整激光加工的功率密度、脈沖寬度及掃描次數(shù)、速度進(jìn)行工藝控制，使微孔或微溝槽在硬質(zhì)耐磨涂層的表面排成周期性的陣列。
[0054]4)界面清理
[0055]對(duì)加工后的硬質(zhì)耐磨涂層的表面進(jìn)行超聲清洗，并通過離子束轟擊及其他后處理方式對(duì)激光加工后產(chǎn)生的缺陷及污染物進(jìn)行去除。
[0056]5)潤滑涂層的制備
[0057]將基材放于噴涂車間中，更換噴涂粉末，將MoS2粉末放入噴涂料口，通過調(diào)整噴涂的距離、噴槍的速度進(jìn)行潤滑涂層的制備(該潤滑涂層的厚度為200μπι)，制備過程中首先對(duì)微孔或微溝槽進(jìn)行填充，隨后在硬質(zhì)耐磨涂層的表面制備厚度為200μπι的潤滑涂層，完成防護(hù)涂層的制備。
[0058]將本發(fā)明提供的防護(hù)涂層與傳統(tǒng)的硬質(zhì)或潤滑涂層進(jìn)行作用比較，如圖5所示，從圖中可以看出:傳統(tǒng)的硬質(zhì)涂層，由于涂層中沒有微結(jié)構(gòu)，因而涂層在使用過程中摩擦系數(shù)較高，易于產(chǎn)生磨肩；而傳統(tǒng)潤滑涂層在使用過程中則在界面處易于形成分層，導(dǎo)致涂層失效脫落;這些磨肩都很容易與涂層表面反復(fù)作用，影響工件加工過程中的潤滑性，同時(shí)破壞模具表面，加速磨損破壞；
[0059]本發(fā)明提供的防護(hù)涂層，其硬質(zhì)耐磨涂層與潤滑涂層連接的界面存在向內(nèi)凹陷的微結(jié)構(gòu)(微孔或微溝槽)，該微結(jié)構(gòu)中及硬質(zhì)耐磨涂層表面均存儲(chǔ)有潤滑涂層，因此一方面在潤滑涂層和硬質(zhì)耐磨層之間形成了有效的連接，提高了潤滑涂層結(jié)合強(qiáng)度，減少了分層脫落的可能性；另一方面當(dāng)最外面的潤滑涂層消耗完畢后，這些微結(jié)構(gòu)仍可以釋放出潤滑涂層成分，以降低工件與模具之間的摩擦系數(shù)，保持潤滑性。由此可見，本發(fā)明提供的防護(hù)涂層較傳統(tǒng)涂層具有更好的耐磨性和潤滑性，且涂層各部分的結(jié)合牢度更強(qiáng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于模具基體工作表面的防護(hù)涂層的制備方法，其包括以下步驟: 步驟一、在模具基體的工作表面噴涂第一涂料以形成硬質(zhì)耐磨涂層； 步驟二、在所述硬質(zhì)耐磨涂層的表面制備向內(nèi)凹陷的微結(jié)構(gòu)； 步驟三、在所述硬質(zhì)耐磨涂層的表面噴涂第二涂料以形成潤滑涂層，完成基于模具基體工作表面防護(hù)涂層的制備。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中:在步驟二中，所述向內(nèi)凹陷的微結(jié)構(gòu)包括微孔或微溝槽； 優(yōu)選地，所述向內(nèi)凹陷的微結(jié)構(gòu)在硬質(zhì)耐磨涂層的表面形成周期性的陣列； 更優(yōu)選地，在周期性的陣列中，所述向內(nèi)凹陷的微結(jié)構(gòu)在行列方向均是平行。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中:所述相鄰的兩個(gè)向內(nèi)凹陷的微結(jié)構(gòu)之間的距離為 I OOym-1mm。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中:在步驟二中，所述微孔的形狀包括圓柱形或方柱形。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中:在步驟二中，所述向內(nèi)凹陷的微結(jié)構(gòu)在硬質(zhì)耐磨涂層表面的凹陷深度小于硬質(zhì)耐磨涂層的厚度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中:所述硬質(zhì)耐磨涂層的厚度為100-500μηι; 優(yōu)選地，所述潤滑涂層的厚度為100-500μηι。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中:在步驟二中，采用激光打孔或掃描的方式在硬質(zhì)耐磨涂層的表面制備向內(nèi)凹陷的微結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中:在步驟三中，在硬質(zhì)涂層的表面噴涂第二涂料時(shí)，確保第二涂料將微結(jié)構(gòu)的內(nèi)部填滿。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中:在步驟一中，所述第一涂料的原料組成包括金屬氧化物或金屬碳化物;其中， 所述金屬氧化物包括氧化鉻、氧化鋁、氧化鈦中的一種或幾種的組合； 所述金屬碳化物包括碳化鉻、碳化鎢、碳化鈦中的一種或幾種的組合； 優(yōu)選地，所述第一涂料的原料組成包括氧化鋁或碳化硅。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中:在步驟三中，所述第二涂料的原料組成包括硫化鉬或 CuNi In。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于模具基體工作表面的防護(hù)涂層的制備方法。該方法包括：1)在模具基體的工作表面噴涂第一涂料以形成硬質(zhì)耐磨涂層；2)在硬質(zhì)耐磨涂層的表面制備向內(nèi)凹陷的微結(jié)構(gòu)；3)在硬質(zhì)涂層的表面噴涂第二涂料以形成潤滑涂層，完成基于模具基體工作表面防護(hù)涂層的制備。該方法能夠在模具基體的工作表面制備一種具有高結(jié)合強(qiáng)度、高耐磨、高潤滑的防護(hù)涂層，不僅解決了傳統(tǒng)硬質(zhì)耐磨層和潤滑涂層之間界面結(jié)合強(qiáng)度低的問題，而且延長了模具的壽命。
【IPC分類】C23C28/04
【公開號(hào)】CN105506625
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510971098
【發(fā)明人】劉星, 馬國佳, 孫剛, 張偉
【申請(qǐng)人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月22日