| 专利名称： | 汽车内饰件模具材料及其应用 | ||
| 专利名称(英文)： | Automobile interior trim die material and its application | ||
| 专利号： | CN201610130849.X | 申请时间： | 20160308 |
| 公开号： | CN105586517A | 公开时间： | 20160518 |
| 申请人： | 梁建国 | ||
| 申请地址： | 318020 浙江省台州市黄岩区院桥镇下店头村2区29号 | ||
| 发明人： | 梁建国 | ||
| 分类号： | C22C21/10; C22C1/02; C22C1/10; C23C14/35; C23C14/08; C23C14/16; C23C14/18 | 主分类号： | C22C21/10 |
| 代理机构： | 北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙) 11350 | 代理人： | 汤东凤 |
| 摘要： | 本发明涉及一种汽车内饰件模具材料，其特征在于，由铝锌合金基体和Al/Al2O3纳米多层膜组成。其中，铝锌合金基体按质量百分比由组分Zn?8-11%、Si?4-6%、Mg?0.3-0.4%、Nd?0.5-1.1%、Al?80-87%、其余为杂质组成，Al/Al2O3纳米多层膜由Al膜和Al2O3膜交替沉积在铝锌合金基体上组成，Al膜的厚度为20-30nm，Al2O3膜的厚度为70-80nm，纳米多层膜总厚度为3-5μm。铝锌合金基体表面与Al/Al2O3纳米多层膜具有良好的匹配性，在提高模具硬度、耐磨性、耐腐蚀性的同时，很好的保留了铝锌合金材料铸造性能好、力学性能优良、加工性能好的优点。 | ||
| 摘要(英文)： | The present invention relates to an automobile interior trim mould material, characterized in that the aluminum-zinc alloy matrix and Al/Al 2 O 3 nano multi-layer film. Wherein the matrix of aluminum-zinc alloy by the component Zn percentage pondere? 8-11%, Si? 4-6%, mg? 0 . 3-0.4%, Nd? 0. 5-1.1%, Al? 80-87%, the rest is impurity, Al/Al 2 O 3 nano multi-layer film is formed by film and Al Al 2 O 3 film are alternately deposited on the aluminum-zinc alloy on the substrate, the thickness of the film is Al 20-30nm, Al 2 O 3 the thickness of the film is 70-80nm, nano-layer film the total thickness is 3-5μm. Aluminum-zinc alloy with the surface of the basal body Al/Al 2 O 3 nanometer multilayer film has good matchability, in improving the die hardness, wear resistance, corrosion resistance at the same time, very good retention of the aluminum-zinc alloy materials for casting of good performance, mechanical performance is excellent, the advantages of good processing performance. | ||
1.一种汽车内饰件模具材料，其特征在于，由铝锌合金基体和Al/Al2O3纳米多层膜组成，其中，铝锌合金基体按质量百分比由组分Zn8-11%、Si4-6%、Mg0.3-0.4%、Nd0.5-1.1%、Al80-87%、其余为杂质组成，Al/Al2O3纳米多层膜由Al膜和Al2O3膜交替沉积在铝锌合金基体上组成，Al膜的厚度为20-30nm，Al2O3膜的厚度为70-80nm，纳米多层膜总厚度为3-5μm。
2.根据权利要求1所述的汽车内饰件模具材料，其特征在于：所述铝锌合金基体按质量百分比由组分Zn11%、Si6%、Mg0.3%、Nd0.8%、Al81%、其余为杂质组成。
3.根据权利要求1所述的汽车内饰件模具材料，其特征在于：所述Al膜的厚度为25nm，所述Al2O3膜的厚度为75nm，所述纳米多层膜总厚度为4μm。
4.一种如权利要求1-3任一所述汽车内饰件模具材料的制备方法，包括以下步骤：按铝锌合金基体组分质量百分比含量称取工业纯铝、工业纯锌、工业纯镁、纳米金属硅、纳米Nd2O3； 将工业纯锌、纳米金属硅、工业纯铝依次加入高频感应炉中进行熔炼，温度升至700℃时加入工业纯镁，温度升至800℃时加入纳米Nd2O3，充分搅拌后，将合金熔体浇注入铁模，自然冷却，获得铝锌合金基体； 对铝锌合金基体表面进行镜面抛光处理，然后采用真空磁控溅射仪双溅射靶交替沉积Al膜和Al2O3膜，靶材为纯度99.999wt%的Al块体和纯度为99.99wt%的Al2O3块体，制备Al膜的工艺条件为：功率80W，工作气压0.7Pa，氩气流量30sccm，靶基距80mm，Al膜的沉积率为11.32nm/min；制备Al2O3膜的工艺条件为：射频功率140W，工作气压0.5Pa，氩气流量20sccm，靶基距为100mm，Al2O3膜的沉积率为2.35nm/min。
5.一种汽车内饰件模具，包括上、下模，其特征在于，所述上、下模由权利要求1-3任一汽车内饰件模具材料制备。
1.一种汽车内饰件模具材料，其特征在于，由铝锌合金基体和Al/Al2O3纳米多层膜组成，其中，铝锌合金基体按质量百分比由组分Zn8-11%、Si4-6%、Mg0.3-0.4%、Nd0.5-1.1%、Al80-87%、其余为杂质组成，Al/Al2O3纳米多层膜由Al膜和Al2O3膜交替沉积在铝锌合金基体上组成，Al膜的厚度为20-30nm，Al2O3膜的厚度为70-80nm，纳米多层膜总厚度为3-5μm。
2.根据权利要求1所述的汽车内饰件模具材料，其特征在于：所述铝锌合金基体按质量百分比由组分Zn11%、Si6%、Mg0.3%、Nd0.8%、Al81%、其余为杂质组成。
3.根据权利要求1所述的汽车内饰件模具材料，其特征在于：所述Al膜的厚度为25nm，所述Al2O3膜的厚度为75nm，所述纳米多层膜总厚度为4μm。
4.一种如权利要求1-3任一所述汽车内饰件模具材料的制备方法，包括以下步骤：按铝锌合金基体组分质量百分比含量称取工业纯铝、工业纯锌、工业纯镁、纳米金属硅、纳米Nd2O3； 将工业纯锌、纳米金属硅、工业纯铝依次加入高频感应炉中进行熔炼，温度升至700℃时加入工业纯镁，温度升至800℃时加入纳米Nd2O3，充分搅拌后，将合金熔体浇注入铁模，自然冷却，获得铝锌合金基体； 对铝锌合金基体表面进行镜面抛光处理，然后采用真空磁控溅射仪双溅射靶交替沉积Al膜和Al2O3膜，靶材为纯度99.999wt%的Al块体和纯度为99.99wt%的Al2O3块体，制备Al膜的工艺条件为：功率80W，工作气压0.7Pa，氩气流量30sccm，靶基距80mm，Al膜的沉积率为11.32nm/min；制备Al2O3膜的工艺条件为：射频功率140W，工作气压0.5Pa，氩气流量20sccm，靶基距为100mm，Al2O3膜的沉积率为2.35nm/min。
5.一种汽车内饰件模具，包括上、下模，其特征在于，所述上、下模由权利要求1-3任一汽车内饰件模具材料制备。
翻译：技术领域
本发明涉及一种模具材料及其应用，更具体的说，本发明涉及一种汽车内饰件模具材料 及其应用。
背景技术
随着现代科学技术的进步和生产的快速发展，机械工业对材料性能的要求越来越高，单 一的金属材料已不能满足生产发展的需要，因而各种非金属材料应运而生，特别是工程塑料， 其发展特别迅猛。
工程塑料的体积质量约为1.0～1.4，比水略重，比铝轻1/2，比钢轻3/4，约为大多数有 色金属体积质量的1/8～1/5。正是由于工程塑料的优良性能，可代替金属作结构材料，在某 些应用领域已成为其他材料无法替代的新型材料，因而被广泛地应用于电子电器、汽车、机 械设备等行业，在国民经济各领域中的地位日益显著。
用于汽车内饰件最多的是PU、PVC、ABS、PP。从中国国情看，PP产量很大，如果在PP 塑料工程化上多做些技术开发工作，PP完全可以替代ABS在汽车内饰件的仪表板、方向盘、 内门板、杂物箱和手套箱、门把手等方面使用。
塑料模具是塑料制品的重要成型工艺装备。塑料模具的种类是多种多样的，主要包括注 塑、压塑、吹塑、挤出、吸塑和高发泡成型等塑料模具。塑料模具工作过程中，型腔直接与 塑料接触，经受温度、压力、摩擦和腐蚀等作用。模具型腔与塑料的相互运动，会导致型腔 磨损，而引起塑料模过早失效，缩短模具使用寿命。因此，塑料模具质量的好坏直接影响塑 料制品的质量，塑料模具使用寿命的长短，直接影响塑料制品生产的经济效益和连续性。
一般塑料模具的制造过程包括模具设计、材料选用、机械加工、热处理、调试与安装等 过程。根据调查资料显示：在塑料模具失效的因素中,模具所使用材料的热处理工艺与模具所 用的原材料是影响其使用寿命的主要因素。结合塑料模具的工作条件和模具失效的普遍现象 可知，塑料模具在服役时的失效形式主要有磨损、腐蚀、变形、断裂和疲劳等。
根据塑料模具的工作条件及失效形式，可得出塑料模具材料应满足下列性能要求。(1)高 的耐磨性和表面硬度，防止模具在工作过程中的磨损和抵抗塑料制品的成型压力。塑料制品 的表面粗糙度和尺寸公差与成形零件的耐磨性有着密切的联系，特别是在成型含有硬质填料 的塑料时，要求模具具有很高的耐磨性和硬度。注射成型时具有很大的压力，需要塑料模具 材料具有足够高的硬度。(2)足够的强度和韧性，防止模具在工作过程中承受压力、温度变化 而产生的塑性变形和冲击破坏。塑料注射成型时，需要模具材料具有很高的强度，以保证模 具能正常工作而不产生变形。(3)较高的耐热性能，且线膨胀系数小。一般模具在较高的温度 下长期工作，因而模具材料必须具有一定的耐热性能，以保证模具尺寸的稳定性，过大的热 变形会影响成型塑料制品的成形质量。(4)有良好的耐腐蚀性。在塑料件成形过程中可能分解 出具有腐蚀性的气体，如HC1、HF等，使模具产生锈蚀，加剧模具的磨损和腐蚀失效进程， 因此塑料模具材料应具有一定的的耐腐蚀性。(5)良好的切削加工性能，同时热处理变形小。 塑料模型腔往往比较复杂，不易切削加工部位多，切削加工成本高，所以在选择塑料模具材 料时，应尽量选用切削加工方便、热处理变形小、组织致密的材料。(6)抛光性能好。一般塑 料件要求很高的表面质量，表面粗糙度低，因此塑料模具的成形面必须研磨、抛光，使成形 面的表面粗糙度低于塑料件的表面粗糙度2-3级，以保证塑料件的外观质量并便于脱模。
铸造铝锌合金作为一种铸造性能好，力学性能优良的材质，用作塑料成型模具材料时， 具有加工性能好和表面质量高的特点。但其较差的耐磨性和耐腐蚀性降低其使用寿命，限制 了其在塑料模具中的广泛使用。
发明内容
为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种硬度高，耐磨性、耐 腐蚀性好的汽车内饰件模具材料及其在汽车内饰件模具方面的应用。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种汽车内饰件模具材料，其特征在于，由铝锌合金基体和Al/Al2O3纳米多层膜组成， 其中，铝锌合金基体按质量百分比由组分Zn8-11％、Si4-6％、Mg0.3-0.4％、Nd0.5-1.1％、 Al80-87％、其余为杂质组成，Al/Al2O3纳米多层膜由Al膜和Al2O3膜交替沉积在铝锌合金基 体上组成，Al膜的厚度为20-30nm，Al2O3膜的厚度为70-80nm，纳米多层膜总厚度为3-5μ m。
其中，所述铝锌合金基体优选按质量百分比由组分Zn11％、Si6％、Mg0.3％、Nd0.8％、 Al81％、其余为杂质组成。
其中，所述Al膜的厚度优选为25nm，Al2O3膜的厚度优选为75nm。
其中，所述纳米多层膜总厚度优选为4μm。
一种汽车内饰件模具材料的制备方法，包括以下步骤：
按铝锌合金基体组分质量百分比含量称取工业纯铝、工业纯锌、工业纯镁、纳米金属硅、 纳米Nd2O3；
将工业纯锌、纳米金属硅、工业纯铝依次加入高频感应炉中进行熔炼，温度升至700℃ 时加入工业纯镁，温度升至800℃时加入纳米Nd2O3，充分搅拌后，将合金熔体浇注入铁模， 自然冷却，获得铝锌合金基体；
对铝锌合金基体表面进行镜面抛光处理，然后采用真空磁控溅射仪双溅射靶交替沉积Al 膜和Al2O3膜，靶材为纯度99.999wt％的Al块体和纯度为99.99wt％的Al2O3块体，制备Al 膜的工艺条件为：功率80W，工作气压0.7Pa，氩气流量30sccm，靶基距80mm，Al膜的沉 积率为11.32nm/min；制备Al2O3膜的工艺条件为：射频功率140W，工作气压0.5Pa，氩气 流量20sccm，靶基距为100mm，Al2O3膜的沉积率为2.35nm/min。
其中，所述工业纯铝的纯度为99.5％，工业纯锌的纯度为99.8％，工业纯镁的纯度为99.5％， 纳米金属硅的纯度为99.0％。
本发明的另一个技术方案是：一种汽车内饰件模具，包括上、下模，其特征在于，所述 上、下模由上述一种汽车内饰件模具材料制备。
本发明所述的汽车内饰件模具材料由铝锌合金基体和Al/Al2O3纳米多层膜组成，铝锌合 金基体表面与Al/Al2O3纳米多层膜具有良好的匹配性，在提高模具硬度、耐磨性、耐腐蚀性 的同时，很好的保留了铝锌合金材料铸造性能好、力学性能优良、加工性能好的优点。其中， 0.5-1.1％Nd有效的提高了基体与纳米多层膜之间的结合力。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明所述的汽车内饰件模具材料做进一步的阐述，以对本发 明的发明构思及其效果做出更完整的说明。
实施例1
一种汽车内饰件模具材料，由铝锌合金基体和Al/Al2O3纳米多层膜组成，其中，铝锌合 金基体按质量百分比由组分Zn11％、Si6％、Mg0.3％、Nd0.8％、Al81％、其余为杂质组成， Al/Al2O3纳米多层膜由Al膜和Al2O3膜交替沉积在铝锌合金基体上组成，Al膜的厚度为25nm， Al2O3膜的厚度为75nm，纳米多层膜总厚度为4μm。
实施例2
一种汽车内饰件模具材料，由铝锌合金基体和Al/Al2O3纳米多层膜组成，其中，铝锌合 金基体按质量百分比由组分Zn11％、Si6％、Mg0.3％、Nd0.5％、Al81％、其余为杂质组成， Al/Al2O3纳米多层膜由Al膜和Al2O3膜交替沉积在铝锌合金基体上组成，Al膜的厚度为25nm， Al2O3膜的厚度为75nm，纳米多层膜总厚度为4μm。
实施例3
一种汽车内饰件模具材料，由铝锌合金基体和Al/Al2O3纳米多层膜组成，其中，铝锌合 金基体按质量百分比由组分Zn11％、Si6％、Mg0.3％、Nd1.1％、Al80％、其余为杂质组成， Al/Al2O3纳米多层膜由Al膜和Al2O3膜交替沉积在铝锌合金基体上组成，Al膜的厚度为25nm， Al2O3膜的厚度为75nm，纳米多层膜总厚度为4μm。
实施例4
一种汽车内饰件模具材料，由铝锌合金基体和Al/Al2O3纳米多层膜组成，其中，铝锌合 金基体按质量百分比由组分Zn11％、Si6％、Mg0.3％、Nd0.8％、Al81％、其余为杂质组成， Al/Al2O3纳米多层膜由Al膜和Al2O3膜交替沉积在铝锌合金基体上组成，Al膜的厚度为20nm， Al2O3膜的厚度为80nm，纳米多层膜总厚度为4μm。
实施例5
一种汽车内饰件模具材料，由铝锌合金基体和Al/Al2O3纳米多层膜组成，其中，铝锌合 金基体按质量百分比由组分Zn11％、Si6％、Mg0.3％、Nd0.8％、Al81％、其余为杂质组成， Al/Al2O3纳米多层膜由Al膜和Al2O3膜交替沉积在铝锌合金基体上组成，Al膜的厚度为30nm， Al2O3膜的厚度为70nm，纳米多层膜总厚度为4μm。
比较例1
一种汽车内饰件模具材料，由铝锌合金基体和Al/Al2O3纳米多层膜组成，其中，铝锌合 金基体按质量百分比由组分Zn11％、Si6％、Mg0.3％、Nd0.4％、Al82％、其余为杂质组成， Al/Al2O3纳米多层膜由Al膜和Al2O3膜交替沉积在铝锌合金基体上组成，Al膜的厚度为25nm， Al2O3膜的厚度为75nm，纳米多层膜总厚度为4μm。
比较例2
一种汽车内饰件模具材料，由铝锌合金基体和Al/Al2O3纳米多层膜组成，其中，铝锌合 金基体按质量百分比由组分Zn11％、Si6％、Mg0.3％、Nd1.2％、Al81％、其余为杂质组成， Al/Al2O3纳米多层膜由Al膜和Al2O3膜交替沉积在铝锌合金基体上组成，Al膜的厚度为25nm， Al2O3膜的厚度为75nm，纳米多层膜总厚度为4μm。
比较例3
一种汽车内饰件模具材料，由铝锌合金基体和Al/Al2O3纳米多层膜组成，其中，铝锌合 金基体按质量百分比由组分Zn11％、Si6％、Mg0.3％、Nd0.8％、Al81％、其余为杂质组成， Al/Al2O3纳米多层膜由Al膜和Al2O3膜交替沉积在铝锌合金基体上组成，Al膜的厚度为40nm， Al2O3膜的厚度为80nm，纳米多层膜总厚度为4μm。
比较例4
一种汽车内饰件模具材料，由铝锌合金基体和Al/Al2O3纳米多层膜组成，其中，铝锌合金 基体按质量百分比由组分Zn11％、Si6％、Mg0.3％、Nd0.8％、Al81％、其余为杂质组成， Al/Al2O3纳米多层膜由Al膜和Al2O3膜交替沉积在铝锌合金基体上组成，Al膜的厚度为15nm， Al2O3膜的厚度为65nm，纳米多层膜总厚度为4μm。
比较例5
一种汽车内饰件模具材料，由铝锌合金基体和Al/Al2O3纳米多层膜组成，其中，铝锌合 金基体按质量百分比由组分Zn11％、Si6％、Mg0.3％、Nd0.8％、Al81％、其余为杂质组成， Al/Al2O3纳米多层膜由Al膜和Al2O3膜交替沉积在铝锌合金基体上组成，Al膜的厚度为15nm， Al2O3膜的厚度为90nm，纳米多层膜总厚度为4μm。
上述实施例、比较例性能测试结果：
注：各测试项目均按相关国家标准进行。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，本发明 具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实 质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的 保护范围之内。
