纳米涂层技术在汽车模具上的应用8

1、1 余东海余东海 博士博士 于雪民于雪民 总经理总经理 纳米涂层在汽车模具上的应用纳米涂层在汽车模具上的应用 超晶集团纳狮涂层事业部超晶集团纳狮涂层事业部 纳狮涂层您最诚挚的伙伴纳狮涂层您最诚挚的伙伴 2 目目 录录 1. 公司概况公司概况 2. 纳狮涂层技术与产品纳狮涂层技术与产品 3. 纳狮涂层的应用领域纳狮涂层的应用领域 4. 汽车模具遇到的挑战汽车模具遇到的挑战 5. 现代模具表面强化技术现代模具表面强化技术 6. 纳狮复合涂层技术及工艺纳狮复合涂层技术及工艺 7. 汽车模具上复合涂层的成功案例汽车模具上复合涂层的成功案例 8. 模具涂层前的要求模具涂层前的要求 3 美国超晶集团美国超

2、晶集团 纳狮涂层事业部纳狮涂层事业部 2002年来到中国年来到中国 我们利用自主专利的我们利用自主专利的 spark纳米涂层技术纳米涂层技术 嘉兴纳诺人工晶体有限公司嘉兴纳诺人工晶体有限公司 东莞瀚晶纳米材料有限公司东莞瀚晶纳米材料有限公司 台州超晶人工晶体有限公司台州超晶人工晶体有限公司 常州超晶人工晶体有限公司常州超晶人工晶体有限公司 重庆超晶人工晶体有限公司重庆超晶人工晶体有限公司 西安涂层中心（西安涂层中心（2011年）年） 成都涂层中心（成都涂层中心（2012年）年） 厦门涂层中心（厦门涂层中心（2012年）年） 纳狮涂层中国服务网络纳狮涂层中国服务网络 4 纳狮涂层厂房实景纳狮涂层

3、厂房实景 5 涂层硬度计涂层硬度计 附着力测试仪附着力测试仪 磨耗仪磨耗仪 涂层膜厚仪涂层膜厚仪 实验室实验室 车削实验车削实验疲劳试验机疲劳试验机 盐雾箱盐雾箱 纳狮涂层研发中心纳狮涂层研发中心 6 tialn wc/co 2 m tin pvd技术原理技术原理 physical vapor depostion （物理气相沉积物理气相沉积） 在高真空环境中，在高真空环境中，通过高温加热金属或通过高温加热金属或合金合金蒸发成气相，或者蒸发成气相，或者通通过电子、离子、过电子、离子、 光子等荷能粒子的能量把金属或化合物靶溅射出相应的原子、离子、分子（气态光子等荷能粒子的能量把金属或化合物靶溅射出

4、相应的原子、离子、分子（气态），）， 在固体基体表面沉积成固相膜层在固体基体表面沉积成固相膜层，其中也可能涉及到物质的化学反应其中也可能涉及到物质的化学反应。 涂层涂层 电焊弧光电焊弧光 pvd设备设备 7 纳狮独特涂层技术纳狮独特涂层技术 tialn wc/co 2 m tin 无液滴无液滴 8 磁控溅射磁控溅射多弧离子镀多弧离子镀spark 离化率离化率低低高高高高 涂层种类涂层种类多多中中少少 机械性能机械性能中中高高高高 表面质量表面质量良良差差优优 适用适用模具模具刀具刀具模具，刀具模具，刀具 纳狮纳狮pvd涂层技术涂层技术 9 纳狮涂层技术表面形貌对比纳狮涂层技术表面形貌对比 磁控

5、溅射磁控溅射多弧离子镀多弧离子镀纳狮纳狮spark 10 纳狮涂层简介及应用纳狮涂层简介及应用 naxau涂层涂层涂层说明颜 色 膜 厚 （um） 硬 度 （hv） 最高应用 温度 （c） 摩 擦 系 数 应用领域 tin 氮化钛金黄2320006000.23冲压、射出、耐磨零件、刀具、丝锥。 crn 氮化铬银白11018007000.25 橡胶模具、硅胶模具、半导体封装模具。 铜合加工。 ticn 氮碳化钛灰1335005000.2 ticn表面摩擦系数低，涂层硬度高。适合 重切削，0.2mm不锈钢板冲压成型。 tialn 氮化铝钛紫黑1334008000.35 红硬性良好，表面光洁度高，用

6、于高速加 工。 altin 高铝钛黑紫1332009000.4红硬性良好，适合硬质合金刀具高速加工。 craln 氮化铬铝灰白28300010000.3红硬性良好，适合高速加工，可做厚涂层。 alcromax 铬基超晶 格膜 紫黑28360010000.3 红硬性良好，表面光滑。适合加工铝硅合 金与铸铁等高磨耗材料。 dura-c 基材硬化+ 涂层 灰黑6013035005000.2不锈钢板材冲压成形、拉伸模具。 dura-tr 基材硬化+ 涂层 灰白6013022005000.25低碳钢板冲裁 dura-ar 基材硬化+ 涂层 灰60130280010000.3 0.2mm厚钢板冲压成形，可

7、替代td与 cvd处理，防止模具变形。压铸模具与芯 销、温锻模具、胶木模具。 11 纳狮涂层技术服务产业及产品纳狮涂层技术服务产业及产品 汽配摩配汽配摩配模具制造模具制造3c产品产品食品医疗食品医疗 齿轮刀具齿轮刀具 冲压成型冲压成型 压铸成型压铸成型 切削刀具切削刀具 冲压成型冲压成型 注塑模具注塑模具 磨耗零件磨耗零件 注塑模具注塑模具 模具表面强化模具表面强化 12 金属切削刀具金属切削刀具 纳狮涂层技术服务产品纳狮涂层技术服务产品 13 注塑模具与配件注塑模具与配件 纳狮涂层技术服务产品纳狮涂层技术服务产品 14 纳狮涂层技术服务产品纳狮涂层技术服务产品 食品、纺织、医疗、体育配件食品

8、、纺织、医疗、体育配件 15 温锻件温锻件压铸件压铸件冲压件冲压件 复合涂层在汽车模具上的应用复合涂层在汽车模具上的应用 塑胶件塑胶件 16 汽车轻量化要求下高强度钢板应用趋势汽车轻量化要求下高强度钢板应用趋势 17 低成本低成本 高寿命的模具高寿命的模具 模具材料及热处理模具材料及热处理模具表面强化模具表面强化 模具合理维护模具合理维护 模具使用条件模具使用条件 模具结构设计模具结构设计 模具加工工艺模具加工工艺 汽车工业领域对模具的追求与挑战汽车工业领域对模具的追求与挑战 18 一、冷冲压一、冷冲压 工件拉伤；工件拉伤； 模具模具磨损快、寿命短；磨损快、寿命短； 现有的表面处理存在不足（如

9、：变形、开裂发生）现有的表面处理存在不足（如：变形、开裂发生） 二、注塑二、注塑 磨损；磨损； 粘附及材料堆积；粘附及材料堆积； 三、压铸三、压铸 热疲劳与模具塌陷；热疲劳与模具塌陷； 热侵蚀与磨损；热侵蚀与磨损； 粘焊与材料堆积粘焊与材料堆积 四、热成型四、热成型 热疲劳与龟裂；热疲劳与龟裂； 粘着磨损；粘着磨损； 混合磨损（粘着、氧化、磨粒磨损同时发生）混合磨损（粘着、氧化、磨粒磨损同时发生） 汽车零部件加工成形中遇到的难题汽车零部件加工成形中遇到的难题 19 冲压模具拉伤问题冲压模具拉伤问题 dc06 600 dp 1200 m 拉伤拉伤 起皱起皱 开裂开裂 20 现代模具表面处理技术现

10、代模具表面处理技术 2. pvd physical vapor deposition 5. pn plasma nitriding 4. td themial diffusion 3. cvd chemical vapor deposition 新新 pvd cvdtd pn 1. duplex pn+pvd 21 现代模具表面技术对比现代模具表面技术对比 22 复合涂层技术复合涂层技术（duplex） 新新 低气压低气压 离子辅助离子辅助 无白亮层无白亮层 纳米晶粒纳米晶粒 多层结构多层结构 pvd coating plasma nitride heat treatment hv 28003

11、500 hv 9001200 hrc 5563 模具模具高温回火热处理高温回火热处理，保，保 证模具尺寸精度。证模具尺寸精度。 表面表面pvd金属陶瓷涂层金属陶瓷涂层， 与金属亲合性低，不易发与金属亲合性低，不易发 生咬合磨损。具有很高的生咬合磨损。具有很高的 硬度，抗磨料磨损，同时硬度，抗磨料磨损，同时 具有抗高温氧化性。具有抗高温氧化性。 中间中间低气压等离子氮化低气压等离子氮化， 硬度介于涂层与基体之间硬度介于涂层与基体之间 ，对涂层起支撑作用，缓，对涂层起支撑作用，缓 解冲击变形，提高模具抗解冲击变形，提高模具抗 疲劳磨损。疲劳磨损。 复合涂层结构复合涂层结构 23 pvdduplex

12、 复合涂层提高表面硬度有效解决拉伤问题复合涂层提高表面硬度有效解决拉伤问题 vs 24 复合涂层的工艺流程复合涂层的工艺流程 模具检验模具检验清洗清洗低压离子氮化低压离子氮化模具检验模具检验 模具抛光模具抛光 pvd涂层涂层模具抛光模具抛光 模具检验模具检验出货出货 清洗清洗 25 复合涂层技术的优点复合涂层技术的优点 特殊的特殊的基材加硬基材加硬支撑层与支撑层与pvd涂层复合结构；涂层复合结构； 低温处理低温处理，避免，避免td，cvd处理工艺模具变形开裂的问题；处理工艺模具变形开裂的问题； 利用利用spark-3工艺，确保了工艺，确保了pvd层与层与pn层的层的优越结合优越结合； 复合涂层

13、技术解决了热处理不能解决的模具钢本身同时拥有复合涂层技术解决了热处理不能解决的模具钢本身同时拥有高韧性高韧性与与 高硬度高硬度的矛盾；的矛盾； 多种多种pn+pvd涂层工艺选择，满足不同加工的需求；涂层工艺选择，满足不同加工的需求； 模具可以模具可以重复涂层重复涂层，使用效果不变，提升模具使用价值。，使用效果不变，提升模具使用价值。 26 复合涂层应用领域复合涂层应用领域 一、高机械负荷的冲压成型模具一、高机械负荷的冲压成型模具 1.有效有效解决粘料解决粘料与磨损，避免产品拉伤与磨损，避免产品拉伤 2.延长模具因材料疲劳导致的崩角延长模具因材料疲劳导致的崩角 3.有效控制模具变形问题有效控制模

14、具变形问题 4.提升模具寿命提升模具寿命3-6倍倍 5.适用模具材料：适用模具材料：skd11、dc52、cr12mo1v1等等高温回火高温回火模具钢模具钢 二、铝合金压铸模具二、铝合金压铸模具 1.有效解决铝合金压铸模型芯有效解决铝合金压铸模型芯粘铝粘铝、镶块、镶块冲蚀冲蚀和热裂问题和热裂问题 2.提升模具寿命提升模具寿命3-10倍倍 3.适用模具材料：适用模具材料：h13、skd61、8407等热作模具钢等热作模具钢 三、锻造模具三、锻造模具 1.有效解决有效解决粘料粘料与与热裂纹热裂纹问题问题 2.提升模具寿命提升模具寿命3-6倍倍 3.适用模具材料：适用模具材料：h13、skd11、g

15、r、y10等热作模具钢等热作模具钢 27 复合涂层的应用复合涂层的应用 28 复合涂层的应用复合涂层的应用 29 1.车身内外覆盖件骨车身内外覆盖件骨 架模具镶块架模具镶块 2.车架纵梁、横梁车架纵梁、横梁 和保险杠模具镶块和保险杠模具镶块 3.发动机支架模发动机支架模 具镶块具镶块 4.底盘上的制动器零底盘上的制动器零 件，减振器零件模具件，减振器零件模具 5.汽车门锁及其汽车门锁及其 他附件模具他附件模具 汽车的许多结构件冲压模具都可采用复合涂层有效解决拉伤汽车的许多结构件冲压模具都可采用复合涂层有效解决拉伤 问题，延长模具使用寿命。如：问题，延长模具使用寿命。如： 复合涂层在汽车零部件模

16、具上的应用复合涂层在汽车零部件模具上的应用 30 高强度支架部件翻边模具案例高强度支架部件翻边模具案例 工件名称工件名称高强度支架部件高强度支架部件 工件材料工件材料高强度板（高强度板（440mpa）,厚度厚度45mm 模具名称模具名称支架翻边模镶块支架翻边模镶块 模具材料模具材料skd11 处理工艺处理工艺dura-ar 使用效果使用效果 dura-ar涂层使用涂层使用6000次还完好，还可继续使用。上次还完好，还可继续使用。上 海某涂层厂的产品同时使用已经完全失效。以往海某涂层厂的产品同时使用已经完全失效。以往td 的寿命为的寿命为6000次左右次左右 31 备胎槽拉深模具案例备胎槽拉深模

17、具案例 工件名称工件名称轿车备胎槽轿车备胎槽 工件材料工件材料0.8mm0.8mm厚的镀锌钢板厚的镀锌钢板h180ydh180yd（340-420mpa340-420mpa） 模具名称模具名称备胎槽拉深模镶块备胎槽拉深模镶块 模具材料模具材料skd11skd11 处理工艺处理工艺duradura-ar-ar 使用效果使用效果 解决因拉延过程中，模具会发热，导致工件拉解决因拉延过程中，模具会发热，导致工件拉 裂的问题裂的问题 32 汽车副车架翻边模案例汽车副车架翻边模案例 工件名称工件名称副车架副车架 工件材料工件材料厚度为厚度为2.0mm 高强度板（屈服强度为高强度板（屈服强度为440mpa)

18、 模具名称模具名称翻孔模翻孔模 模具材料模具材料cr12mov 高淬高回高淬高回 处理工艺处理工艺dura-ar 使用效果使用效果 模具不做表面处理打几个产品就会出现严重拉花现象，模具不做表面处理打几个产品就会出现严重拉花现象， 经过我司经过我司dura-ar处理过后模具，拉花问题完全解决，处理过后模具，拉花问题完全解决， 模具寿命提升模具寿命提升20多倍。多倍。 33 拉深模具案例拉深模具案例 工件名称工件名称第二道拉伸第二道拉伸 工件材料工件材料st12st12冷轧板，厚度冷轧板，厚度2.0mm 2.0mm 模具名称模具名称拉深模拉深模 模具材料模具材料skd11skd11 处理工艺处理工

19、艺duradura-ar-ar 使用效果使用效果 a a公司的公司的tintin涂层模具寿命为涂层模具寿命为5050万次，万次，b b公司公司tdtd处理模处理模 具寿命为具寿命为5858万次，超晶万次，超晶duradura-t-t涂层的模具寿命为涂层的模具寿命为6969 万次，仍在使用中。万次，仍在使用中。 34 汽车门锁配件冲裁模具案例汽车门锁配件冲裁模具案例 工件名称工件名称汽车门锁配件汽车门锁配件 工件材料工件材料35#35#低碳钢板，厚度低碳钢板，厚度5mm5mm 模具名称模具名称冲裁模冲裁模 模具材料模具材料skh9skh9 处理工艺处理工艺duradura-tr-tr 使用效果使

20、用效果 无涂层冲裁无涂层冲裁1.31.3万模次，经万模次，经tintin涂层处理可加工涂层处理可加工2.82.8万次，万次， 经经duradura-tr-tr处理，可加工到处理，可加工到5.55.5万模次，减少加工毛边。万模次，减少加工毛边。 35 变速箱伞齿温锻案例变速箱伞齿温锻案例 工件名称工件名称变速箱伞形齿轮变速箱伞形齿轮 工件材料工件材料（保密）（保密） 模具名称模具名称伞形齿轮温锻伞形齿轮温锻 模具材料模具材料（保密）（保密） 处理工艺处理工艺dura-ar 使用效果使用效果 原氮化工艺加工原氮化工艺加工2000齿轮出现粘着与龟裂，经齿轮出现粘着与龟裂，经dura-ar 工艺处理，

21、可以加工工艺处理，可以加工5000齿轮，齿面光洁度提高。齿轮，齿面光洁度提高。 36 压铸模芯案例压铸模芯案例 工作条件：工作条件： 产品名称：汽车空调压缩机产品名称：汽车空调压缩机 缸盖压铸模镶块与型芯缸盖压铸模镶块与型芯 压铸设备：力劲压铸设备：力劲dcc500 模具材料：模具材料：dh31-s 被加工材料：被加工材料：adc12 工作温度：工作温度：700-710 涂层前：涂层前： 型芯：压铸型芯：压铸1000模次，出现严重粘铝，需取下抛光或更换；模次，出现严重粘铝，需取下抛光或更换； 镶块：压铸镶块：压铸1000pcs左右，型腔有冲蚀痕迹，左右，型腔有冲蚀痕迹，5000pcs产品，产品

22、， 型腔有裂缝，需要烧焊处理。型腔有裂缝，需要烧焊处理。 涂层后：涂层后： 型芯：压铸型芯：压铸9000模次，出现粘铝；模次，出现粘铝； 镶块：压铸镶块：压铸15000pcs产品，型腔有轻度冲蚀，但无裂缝，产品，型腔有轻度冲蚀，但无裂缝， 不需要补焊处理；生产不需要补焊处理；生产30000pcs产品，型腔冲蚀，需要补焊产品，型腔冲蚀，需要补焊 处理，但仍无裂缝。处理，但仍无裂缝。 37 工作条件：工作条件： 产产 品：三明冶烤箱外壳品：三明冶烤箱外壳 机机 型：海天型：海天3800 模具材料：模具材料：8407 加工材料：酚醛树脂电木粉加工材料：酚醛树脂电木粉 工作温度：工作温度：160190 涂层前：涂层前： 模具