[00658181]汽车零部件及其成形模具表面强化技术

为了提高汽车零部件及其成形模具的耐磨性、热疲劳性能，延长使用寿命，提高经济效益，采用先进的表面工程技术是一种行之有效的措施，该项目开展了等离子喷涂三元硼化物金属陶瓷涂层和模具钢纳米化等离子渗硼方面的系统研究，主要内容及特点如下(1)等离子喷涂制备三元硼化物(Mo2FeB2)金属陶瓷涂层。等离子喷涂粉末的组成25%-40%FeB、35%-50%Mo、1%-10%Ni、1%-10%Cr、10%-20%Fe，涂层的显微组织是Mo2FeB2＋α-Fe，涂层的硬度最高达到1200HV，涂层的耐磨性是W18Cr4V钢的2倍以上，热疲劳性能明显高于H13钢。(2)三元硼化物金属陶瓷涂层热处理强化工艺。涂层经过高频感应加热到1100-1200℃后，致密度明显提高，涂层和基体间产生冶金结合，结合强度达到75MPa以上。(3)H13钢表面表面机械研磨法纳米化处理。纳米层的厚度为25-32μm，该层中晶粒的尺寸为15-100nm。(4)H13钢表面纳米化后等离子渗硼工艺。等离子渗硼温度为500℃-700℃，保温4-8小时。渗硼层厚度为50-100μm，主要相结构为Fe2B，硬度最高达到2300HV。具有渗硼温度低，工件变形小，渗硼速度快，渗硼后的热疲劳性能较高，对环境无污染，无须后续热处理的特点。湖北三环汽车方向机有限公司方向机凸轮轴成形模具，在模具型腔表面反应等离子喷涂三元硼化物金属陶瓷涂层，涂层硬度为1000-1200HV，涂层经过高频热处理后，和基体间产生冶金结合，生产的模具具有较高的高温磨损和耐热疲劳性能，使用寿命比原模具提高了3-4倍。方向机凸轮轴成形模具桂林星火机械制造有限公司生产的汽车同步器齿环，在齿环的锥面反应等离子喷涂三元硼化物金属陶瓷涂层，涂层的硬度为350-550HV。为了降低涂层的摩擦系数，在喷涂粉末中添加适量的表面化学镀镍锌的碳纳米管，使涂层摩擦系数控制在0.2-0.3范围内。和传统的氧-乙炔火焰喷涂钼涂层相比较，原材料成本降低30%。图2汽车同步器齿环武汉东鑫气门制造有限公司汽车发动机气门成形模具，模具型腔表面经过机械研磨处理后再进行等离子渗硼，渗硼后模具表面显微硬度达到1700-2300HV，生产的模具具有较高的高温磨损和耐热疲劳性能，使用寿命比原模具提高了2-3倍。