以汽車零部件為代表的許多機(jī)械部件,要求向高強(qiáng)度、輕量化發(fā)展的趨勢(shì)今后仍將持持續(xù),因而仍將繼續(xù)加強(qiáng)高強(qiáng)度鋼的加工?,F(xiàn)在冷沖加工已達(dá)980MPa,熱沖已超過1500MPa,冷沖加工的適用范圍的上限今后將會(huì)進(jìn)一步提高。而用于高強(qiáng)度鋼材的冷沖模具容易產(chǎn)生劃傷、棱角部分的磨損、由于制品的滑動(dòng)而產(chǎn)生表面裂紋等問題,因而必須研發(fā)新的適應(yīng)高強(qiáng)度鋼的沖壓模具材料和對(duì)模具表面處理的方式方法。
對(duì)冷沖模具鋼的高硬度化、碳化物量的增加、應(yīng)用硬質(zhì)碳化物、碳化物的微細(xì)分散化等方面進(jìn)行研測(cè),日本日立金屬株式會(huì)社研發(fā)的S-MAGIC就是一例。這樣做改善了冷沖模具鋼的耐磨耗性能、耐劃傷性能,即使不表面處理也可發(fā)揮其耐劃傷性能,但與表面處理很好結(jié)合將最大限度發(fā)揮其效果。
冷沖模具的表面處理技術(shù),通過熱CVD、PVD和等離子CVD形成硬質(zhì)皮膜而廣為利用。熱CVD處理溫度為700~1,000℃高溫,在皮膜與母材間形成擴(kuò)散層因而皮膜的密著性好。但對(duì)模具產(chǎn)生尺寸變化,處理后需要沾火、退火和研磨加工。而PVD和等離子CVD處理溫度為200~550℃,可在模具的退火溫度以下處理,因而尺寸變化小,處理后也不需要沾火退火,但由于處理溫度低,皮膜與母材間不能形成相互的擴(kuò)散層,難以確保皮膜的密著性。二者都難以適應(yīng)高強(qiáng)度鋼、不銹鋼日益增長(zhǎng)對(duì)摸具高負(fù)荷的市場(chǎng)要求。因而先對(duì)模具氮化處理再進(jìn)行PVD、等離子CVD復(fù)合化處理,以沖模為中心的應(yīng)用有了進(jìn)展。此項(xiàng)復(fù)合硬化處理,由于是在模具退火以下溫度進(jìn)行,處理后的尺寸變化小。在皮膜下形成的氮化層可以防止因外力影響的變形使皮膜剝離,但一般鋼鐵材料氮化處理后其表面生成化合物層(∈相/Fe2-3N),此化合物硬質(zhì)且脆弱,在其上面涂復(fù)硬質(zhì)皮膜難以發(fā)揮復(fù)合硬化處理的效果,必須將此化合物研磨除去再進(jìn)行PCD、等離子CVD處理。但為此要增加研磨工序,影響生產(chǎn)成本和交貨期。為此日本電子工業(yè)株式會(huì)社開發(fā)了精細(xì)氮化或過激氮化等不形成化合物層的光亮氮化和硬質(zhì)皮膜的復(fù)合硬化處理方式,再加上直流等離子CVD
法所形成的DLC-Si成膜技術(shù),稱之謂‘NEO-C涂膜’的新的DLC涂膜技術(shù)。NEO-C涂膜是將等離子光亮氮化和DLC-Si膜的復(fù)合硬化處理,放在同一爐內(nèi)連續(xù)處理而生成的,交貨期、成本、耐久性等問題都可解決,因而成為以冷沖模具為中心而廣為采用。過激氮化是一種新的等離子氮化法,是將氨和氫的混合氣體在保護(hù)氣體中,利用由于直流輝光放電而生成的高的過激(活性化)進(jìn)行氮化。這種氮化對(duì)模具的表面粗糙度不產(chǎn)生變化,沒有化合物層的氮化組織,因而氮化后不需要對(duì)模具表面研磨加工,即可進(jìn)行PVD或等離子CVD的硬質(zhì)皮膜的成膜工作。NEO-C涂膜的成膜溫度在300~600℃,比一般的DLC成膜溫度稍
高些。表面硬度2000~2500HV,膜厚3~5μm,最大可到1 0 μ m 。摩擦系數(shù)與T i N 膜C r N 膜的0.50~0.55比較,僅為0.05,非常低。NEO-C涂膜不僅可提高模具壽命,還有可減少脫模劑、潤(rùn)滑劑的用量,防止與被加工材的凝著,降低模具維護(hù)的次數(shù)等效果。