模具表面处理技术
模具表面处理技术
模具表面处理技术1. 概述模具是现代工业生产中不可或缺的工具，广泛应用于汽车制造、电子产品、玩具制造等行业。
模具的使用寿命和性能与其表面处理技术密切相关。
好的表面处理技术可以提高模具的耐磨性、防腐性和光洁度，从而延长模具的使用寿命和保证产品质量。
本文将介绍几种常见的模具表面处理技术，包括镀铬、氧化、喷涂和抛光等。
2. 镀铬技术镀铬是一种常见的模具表面处理技术。
在镀铬过程中，通过将金属镀铬在模具表面，可以形成一层坚硬的保护膜。
这层膜具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，可以有效延长模具的使用寿命。
镀铬技术对于高温和高压环境下的模具尤为重要，可以保护模具免受腐蚀和氧化的影响。
3. 氧化技术氧化是一种将模具表面转化为氧化膜的技术。
氧化膜具有良好的抗腐蚀性和电绝缘性能，可以保护模具免受外界环境的影响。
同时，氧化膜还可以增加模具的硬度，提高其耐磨性。
氧化技术通常可以通过电解氧化、化学氧化或热氧化等方式实现。
4. 喷涂技术喷涂技术是一种将特殊涂层喷涂在模具表面的技术。
这些涂层可以提供模具表面额外的保护，增加其耐磨性和耐腐蚀性。
常见的喷涂涂层包括硬质涂层、陶瓷涂层和聚合物涂层等。
喷涂技术具有灵活性高、成本较低和加工周期短的特点，在模具制造中得到广泛应用。
5. 抛光技术抛光技术是一种将模具表面通过机械或化学方法进行抛光的技术。
抛光可以提高模具表面的光洁度和平整度，减少产品表面的摩擦和磨损。
抛光可以通过不同的抛光材料和工艺来实现，如砂纸抛光、金刚石抛光和磨料抛光等。
抛光技术对于模具的外观质量和产品质量有重要影响。
6. 总结模具表面处理技术是保证模具使用寿命和产品质量的关键因素。
不同的表面处理技术可以根据模具的具体需求选择使用，如镀铬技术适用于高温和高压环境下的模具，氧化技术适用于要求高度耐腐蚀性的模具。
喷涂技术和抛光技术则可以根据具体的模具材料和使用条件进行选择。
综合运用这些表面处理技术，可以大大提高模具的使用寿命和产品质量，满足不同行业的生产需求。
分析模具制造中的表面处理技术的发展趋势和应用
分析模具制造中的表面处理技术的发展趋势和应用概要：模具制造工作中表面处理技术主要是指模具在制造过程中通过复合、改性以及涂覆等措施处理表面，从根本上使模具表面的应力状态、化学成分以及形态等方面发生改变，通过这样的处理技术使模具获得较为系统的表面性能。
模具制造工作中处理表面的技术较为多样化，比如说：物理方法、化学方法以及机械方法等。
较为广泛的应用在在模具制造中主要有硬化膜沉积、渗碳以及渗氮等3种表面处理技术。
通过相应的技术处理模具表面不仅能够增加模具的工作能力，还能够在一定程度上促进使用模具的周期得到延长。
使得模具的耐磨损性能、耐腐蚀性能、耐疲劳性能等显著增加。
由于表面处理技术的许多优点与功能，使得表面处理技术得以迅速的发展。
文章主要从模具制造中表面处理技术的主要技术方法以及表面处理技术的发展趋势两方面出发来探讨此问题，以期对表面处理技术有更深的研究。
关键词：模具制造；表面处理技术；发展趋势；应用1.前言众所周知，模具是现代化生产中一项十分重要的工艺装备。
随着经济的快速发展，汽车制造业、家电工业以及航空航天业也得到快速发展，模具工业在实际发展过程中面临较大的难题。
因此，对于模具的研究也成了一个热门话题，在如何促进生产模具成本降低、怎样促进模具质量得到提高以及怎样促进使用模具周期得到延长等都是主要研究内容。
其中，表面处理技术应运而生，成为延长模具寿命、提高模具性能的重要技术。
模具表面处理技术主要是采取相应的措施将模具表面的成分、性能以及组织合理改变，从根本上促进模具各方面的性能得到提高。
对于模具不会产生实质上的伤害，模具表面处理技术对于延长模具使用周期以及模具质量的提高有着非常重要的作用。
文章主要从模具制造中表面处理技术的主要技术方法、表面处理技术的发展趋势两方面出发来探讨此问题。
2.分析模具制造中表面处理技术的相关要点2.1物理表面处理法2.1.1高频表面淬火技术模具在制造过程中将模具在交变磁场中放入，让模具出现感应电流且起到加热的作用称为高频表面淬火。
模具表面涂层处理的6种方式
模具表面涂层处理的6种方式
1.热喷涂：通过喷枪将熔化的金属或合金材料喷射到模具表面，形成一层坚硬
的涂层。
常用的热喷涂材料包括硬质合金、陶瓷和金属。
2.镀层处理：采用电解或化学方法，在模具表面形成一层金属或合金的镀层。
常见的镀层材料包括镍、铬、钛、锡等，可以提高模具的耐磨性和耐腐蚀性。
3.物理气相沉积（PVD）：通过物理气相沉积技术，在模具表面形成一层薄膜。
常用的PVD薄膜包括TiN、TiCN、CrN等，能够提高模具的硬度和抗磨性。
4.化学气相沉积（CVD）：通过化学气相反应，在模具表面形成一层化学反应生
成的涂层。
常见的CVD涂层包括碳化硅、氮化硼等，可以提高模具的硬度和耐磨性。
5.氧化处理：在模具表面形成一层氧化膜，提高模具的耐腐蚀性和表面硬度。
常见的氧化处理方法包括阳极氧化、磷酸化等。
6.高分子涂层：使用高分子材料进行喷涂或涂覆，形成一层抗磨损和耐腐蚀的
涂层。
常用的高分子涂层材料包括聚酰亚胺、聚氨酯、聚醚等。
模具表面涂层处理是为了提高模具的耐磨性、抗腐蚀性和延长使用寿命。
需要根据具体的模具材料、使用环境和要求选择适合的涂层处理方式。
不同的涂层处理方式具有不同的特点和适用范围，可以根据实际情况选择最佳的涂层处理方式来提高模具的性能。
模具的表面处理技术
模具的表面处理技术模具在工作中除了要求基体拥有充足高的强度跟韧性的合理搭配外，其表面性能对模具的工作性能跟运用寿命至关紧要。
这些表面性能指：耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲乏性能等。
这些性能的改善，单纯倚靠基体材料的改进跟提升是非常有限的，也是不经济的，而通过表面处理技术，往往能够收到事半功倍的效果，这也正是表面处理技术得到快速进展的原因。
模具的表面处理技术，是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术，更改模具表面的形态、化学成分、组织结构跟应力状态，以取得所需表面性能的系统工程。
从表面处理的方式上，又可分为：化学方法、物理方法、物理化学方法跟机械方法。
虽然旨在提升模具表面性能新的处理技术连续涌现，但在模具制造中应用较多的重要是渗氮、渗碳跟硬化膜沉积。
渗氮工艺有气体渗氮、离子渗氮、液体渗氮等方式，每一种渗氮方式中，都有若干种渗氮技术，能够适应不一样钢种不一样工件的要求。
由于渗氮技术可形成优良性能的表面，而且渗氮工艺跟模具钢的淬火工艺有良好的协调性，同时渗氮温度低，渗氮后不需白热化冷却，模具的变形微小，因此模具的表面强化是采纳渗氮技术较早，也是应用zui广泛的。
模具渗碳的目标，重要是为了提升模具的整体强韧性，即模具的工作表面拥有高的强度跟耐磨性，由此引入的技术思路是，用较低级的材料，即通过渗碳淬火来取代较另外材料，从而降低制造成本。
硬化膜沉积技术目前较成熟的是CVD、PVD。
为了加添膜层工件表面的结合强度，现今进展了多种加强型CVD、PVD技术。
硬化膜沉积技术zui早在工具（刀具、刃具、量具等）上应用，效果，多种刀具已将涂覆硬化膜作为标准工艺。
模具自上个世纪80时代开始采纳涂覆硬化膜技术。
目前的技术条件下，硬化膜沉积技术（重要是设备）的成本较高，依旧只在一些精密、长寿命模具上应用，假如采纳建设热处理中心的方式，则涂覆硬化膜的成本会大大降低，越来越多的模具假如采纳这一技术，能够整体提升我国的模具制造水平。
模具表面处理技术PPT课件
要点二
等离子喷涂技术
通过等离子喷涂将金属或非金属粉末熔融并喷射到模具表 面，形成均匀、致密的涂层，提高表面耐久性和抗腐蚀性 。
智能化和自动化技术的应用
智能监控系统
利用传感器和监测技术实时监测模具表面处理过程，实 现自动化控制和处理。
自动化处理设备
开发自动化表面处理设备，减少人工干预，提高处理效 率和一致性。
耐久性。
提高产品质量和生产效率
提高产品精度和一致性
通过表面处理技术，可以改善模具表 面的粗糙度和形貌，减小产品尺寸和 形状的误差，提高产品的精度和一致 性，从而提高生产效率。
降低生产成本
通过表面处理技术，可以提高模具的 耐磨性和耐久性，减少维修和更换模 具的频率和成本，降低生产成本。
降低生产成本
04 模具表面处理技术的优势 与挑战
提高模具使用寿命
增强模具表面硬度和耐磨 性
通过表面处理技术，可以在模具表面形成一 层高硬度的硬化层，从而提高模具的耐磨性 和抗疲劳性能，延长模具的使用寿命。
降低摩擦系数
通过表面处理技术，可以在模具表面形成一 层低摩擦系数的涂层，减小模具与材料之间 的摩擦力，降低磨损和摩擦热，提高模具的
优化生产流程
通过表面处理技术，可以优化模具的 设计和制造流程，减少加工时间和成 本，提高生产效率。
降低能耗和资源消耗
一些表面处理技术可以降低模具的能 耗和资源消耗，例如离子注入和激光 熔覆等，从而降低生产成本。
技术更新换代快
技术发展迅速
随着科学技术的不断发展，模具 表面处理技术也在不断更新换代 ，新的技术和工艺不断涌现。
常用的五金模具表面处理技术包括喷涂、电镀和化学热处理等。这些技术可以提 高模具表面的硬度和耐久性，降低生产成本和提高产品质量。
模具覆膜工艺(一)
模具覆膜工艺(一)模具覆膜工艺什么是模具覆膜工艺模具覆膜工艺，又叫模具表面处理技术，是为了提高模具表面硬度和抗腐蚀性能，延长模具使用寿命而发展起来的一种技术。
该工艺是将涂覆材料覆盖在模具的表面上，在高温和压力下形成高分子复合材料的一种表面处理技术。
模具覆膜工艺的优势•提高模具表面硬度•提高模具表面抗腐蚀性能•延长模具使用寿命•降低模具加工成本模具覆膜工艺的应用模具覆膜工艺广泛应用于塑料模具、模具板、冲模、挤出模等各种模具领域。
特别是在汽车、航空、医疗、电子等高端领域使用更加广泛。
模具覆膜工艺的分类模具覆膜工艺可以分为：喷涂法、涂覆法、轧制法和浸涂法等多种不同的表面处理技术。
模具覆膜工艺的未来趋势随着科技的飞速发展和工业化程度的提高，模具覆膜工艺也将不断进步和完善。
未来的发展趋势主要包括：•采用更环保的材料进行涂覆•开发更高效的涂覆工艺•实现精细化涂覆•提高涂层与基材的结合力结语模具覆膜工艺是模具制造过程中不可或缺的一种技术，它能够不仅大幅度提高模具使用寿命，也能够降低模具加工成本，推动制造业的发展。
随着工艺的不断完善和发展，相信将来模具覆膜工艺会发挥更加重要的作用。
模具覆膜工艺的步骤模具覆膜工艺的具体步骤包括：1.模具的清洗和表面处理，保证模具表面没有油脂、锈蚀、杂质等。
2.涂覆前的预处理，根据模具的需求，进行酸洗、碱洗、氧化或者钝化等表面处理工艺。
3.涂覆材料的选择，包括颜色、厚度、材料等等。
4.涂覆工艺的选择，包括涂覆方法、工艺参数等等。
5.涂覆后的固化处理，使涂覆材料与模具表面形成化学键结合。
模具覆膜工艺的影响因素模具覆膜工艺的成效受多种因素影响，主要包括：•涂覆材料的质量和选择•涂覆方法和工艺参数的选择•模具的表面处理和清洗•涂覆前后的固化和处理•环境温度和湿度等外部因素的影响模具覆膜工艺的图文教程1.将模具进行表面处理和清洗，去除油脂、锈蚀、杂质等。
2.选择合适的涂覆材料和工艺方法。
3.使用涂覆工具均匀地将涂覆材料涂在模具表面上。
第5章 模具钢料的热处理-模具表面处理技术
第二节模具表面处理工艺概述模具是现代工业之母。
随着社会经济的发展，特别是汽车、家电工业、航空航天、食品医疗等产业的迅猛发展，对模具工业提出了更高的要求。
如何提高模具的质量、使用寿命和降低生产成本，成为各模具厂及注塑厂当前迫切需要解决的问题。
模具在工作中除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外，其表面性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。
这些表面性能指：耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能等。
这些性能的改善，单纯依赖基体材料的改进和提高是非常有限的，也是不经济的，而通过表面处理技术，往往可以收到事半功倍的效果；模具的表面处理技术，是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术，改变模具表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态，以获得所需表面性能的系统工程。
从表面处理的方式上，又可分为：化学方法、物理方法、物理化学方法和机械方法。
在模具制造中应用较多的主要是渗氮、渗碳和硬化膜沉积。
◆提高模具的表面的硬度、耐磨性、摩擦性、脱模性、隔热性、耐腐蚀性；◆提高表面的高温抗氧化性；◆提高型腔表面抗擦伤能力、脱模能力、抗咬合等特殊性能；减少冷却液的使用；◆提高模具质量，数倍、几十倍地提高模具使用寿命。
减少停机时间；◆大幅度降低生产成本与采购成本，提高生产效率和充分发挥模具材料的潜能。
◆减少润滑剂的使用；◆涂层磨损后，还退掉涂层后，再抛光模具表面，可重新涂层。
在模具上使用的表面技术方法多达几十种，从表面处理的方式上，主要可以归纳为物理表面处理法、化学表面处理法和表面覆层处理法。
模具表面强化处理工艺主要有气体氮化法、离子氮化法、点火花表面强化法、渗硼、TD法、CVD化学气相淀积、PVD物理气相沉积、PACVD离子加强化学气相沉积、CVA铝化化学气相沉积、激光表面强化法、离子注入法、等离子喷涂法等等。
下面综述模具表面处理中常用的表面处理技术：一、物理表面处理法：表面淬火是表面热处理中最常用方法，是强化材料表面的重要手段，分高频加热表面淬火、火焰加热表面淬火、激光表面淬火。
模具表面处理技术
20~30 50~60 15~25 30~50
100
30~60
0.3~0.5
≥600HV
0.20~0.28 ≥480HV 0.15~0.2 760~800HV
7.1.2 渗氮
17
4、离子渗氮（又称辉光离子渗氮）
原理：在一定真空度下，利用零件（阴极）与阳极间产生的辉 光放电现象进行的。通入一定的直流电，氨气被电离形成氮离 子和氢离子和电子，这时零件表面形成一层辉光，具有高能量 的氮离子以很大速度轰击零件表面，将动能转换成热能，使零 件表面升高到450~600℃；同时，氮离子在阴极即零件上获得电 子后，还原成为氮原子而渗入零件表面，并向内部扩散而形成 渗氮层。
一段渗氮法 渗氮温度、氨分解率保持不变。 （又称等温渗氮法）渗氮温度：450~530℃。
适合要求高硬度、低变形的浅层 渗氮，渗层氮含量分布变化明显。
二段渗氮法
第一阶段：采用较低的渗氮温度、较低的
氨分解率，使工件表层先形成弥散度高的 处理的工件变形稍大，硬度梯度
高硬度合金氮化物层。
平缓，但渗氮速率较快，生产周
酮、甲苯、甲醇等）。 分类：滴注式气体渗碳（应用最广）、吸热式气氛渗碳等。 渗碳过程：排气、强烈渗碳、扩散、降温。
例：20Cr、20CrMnTi等钢制模具零件的井式气体渗碳工艺
井式气体渗碳工艺
7.1.1 渗碳
12
4、渗碳后的热处理
模具零件渗碳后，表层高碳，心部低碳。为了获得理想的性能， 渗碳后需热处理，即淬火+回火。
常 用 渗 氮 模 具 用 钢 ： 38CrMoAl 、 Cr12 、 Cr12MoV 、 3Cr2W8V 、 5CrNiMo、4Cr5MoSiV等；渗氮前一般需调质处理，以保证模具的 整体性能。
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. 1 模具表面热喷涂技术热喷涂大致分为火热喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、激光喷涂、电热热源喷涂以及“冷喷”。
在生产中应用的主要是等离子喷涂( 48% )和高速火焰喷涂(25% ) 。
在模具上采用热喷涂金属陶瓷涂层强化表面,可提高其硬度、抗黏性、抗冲击、耐磨和抗冷热疲劳等[ 4 ] 。
采用热喷涂方法制造塑料模具起源于20世纪40年代。
经过几十年的研究和开发,这项技术在发达国家已得到了较多的应用。
美国的TAFA公司最早成功地使用电弧喷涂锌合金涂层制作了大型的汽车塑料内饰件模具。
沈阳工业大学在国内率先开发和应用了这项技术,使用该技术为沈阳饼干厂制造了一个在1200 mm ×800 mm 工作面上有14 套快餐饭盒的吸塑模具,模具的制造仅花费一周时间。
山东省烟台机械工艺研究所用电弧喷涂锌基合金快速制造模具的方法制造汽车方向盘的模具,和投影面积为1900 mm ×1200 mm的,带有立体装饰花纹的, 以塑代木的床头模具,提前了几个月交货。
西安交通大学将快速原形技术与热喷涂锌基合金涂层技术结合,制造了生产汽车发动机罩的拉延模具和节水渗灌设备中的节水滴管注射模具,已用于生产[ 5 ] 。
另外,各种热作模具、压铸模具以及粉末冶金模具等,不仅在较高的温度环境下工作,而且遭受磨损、挤压、冲击及冷热疲劳作用,可喷涂某些钴基自熔合金、Ni或A I以及陶瓷来提高耐热磨损性能。
如用工具钢加工制成的高熔点金属(铝、铌、钨及其合金)的热挤压模,挤压温度在1320 ℃以上,只能进行一次作业,而挤压材料因表面被模面合金化而变质,同时由于模具的磨损、挤压材在长度方向上直径与断面形状发生很大变化,喷0. 5～1. 0 mm的氧化铝涂层后,挤压温度可达1650 ℃。
喷涂氧化锆涂层,挤压温度可达2370 ℃,模具工作寿命可延长5～10 倍。
1. 2 离子注入技术离子注入技术是利用离子源中产生的带电离子(气体和金属离子)在高压电场的作用下,以极大的速度入射到待处理的工件材料表面。
在这个过程中将引起金属表层的成分和结构的变化以及原子环境和电子组态等微观状态的扰动,使金属表面发生物理、化学和力学性能的变化,有效地提高工件表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳等多种性能,最终提高工件的使用寿命。
离子注入工艺是在离子注入机中进行的。
它将预先选择的注入元素,在注入机的离子源中离化后,再将离子从离子源引出,经高压电场加速,使其获得很高的能量,然后打入真空室中的金属(固体靶)中,使金属表面层实现强化[ 6, 7 ] 。
由于离子注入后既不改变模具基体表面的几何尺寸,又能形成与基体完全结合的表面合金,不存在因明显的分界面而产生剥落的问题。
同时由于大量离子(如氮、碳、硼、钼等)的注入可使模具基体表面产生明显的硬化效果,大大降低了摩擦因数,显著地提高了模具表面的耐磨性、耐腐蚀性、以及抗疲劳等多种性能。
因此近年来离子注入技术在模具领域中,如冲裁模、拉丝模、挤压模、拉伸模、塑料模等都得到了广泛应用,其平均寿命提高了2～10倍。
目前,离子注入技术在模具应用上还存在一些不足,如离子注入层较薄,小孔处理困难,设备复杂昂贵等,其应用受到了一定的限制。
1. 3 激光表面强化技术激光用于表面处理的方法多,其中包括:激光相变硬化(LTH) ,激光表面熔化处理(LSM) ,激光表面涂覆及合金化(LSC /LSA) ,激光表面化学气相沉积(LCVD) ,激光物理气相沉积(LPVD ) , 激光冲击(LSH)和激光非晶化等,其中已被研究用于提高模具寿命的方法有激光相变硬化和激光表面熔覆和合金化。
1. 3. 1 激光相变硬化激光相变硬化(激光淬火)是利用激光辐照到金属表面,使表面以很高的升温速度迅速达到相变温度,形成奥氏体。
当激光束离开后,由金属本身热传·导而"自淬火" ,使金属表面发生马氏体转变。
与传统淬火方法相比,激光淬火是在急热、急冷过程中进行的,温度梯度高,其淬火层的硬度比普通淬火的硬度还高15% ～20%。
淬硬层深度可达0. 1 ～2. 5 mm,因而可大大提高模具的耐磨性,延长模具的使用寿命。
在模具的表面处理中,激光相变硬化得到了广泛的应用。
对于CrWMn、Cr12MoV、Cr12、T10A 及CrMo铸铁等常用的模具材料,在激光处理后,其组织性能较常规热处理普遍改善。
例如, CrWMn钢在常规加热时易在奥氏体晶界上形成网状的二次碳化物,显著增加工件脆性,降低冲击韧性,使用在模具刃口或关键部位寿命较低。
采用激光淬火后可获得细马氏体和弥散分布的碳化物颗粒,消除网状,并获得最大硬化层深度以及最大硬度1017. 2 HV。
Cr12MoV钢激光淬火后的硬度、抗塑性变形和抗粘磨损能力均较常规热处理有所提高。
对T8A钢制造的凸模和Cr12Mo 钢制造的凹模,激光硬化层深度0. 12 mm,硬度1200 HV,寿命提高4～6倍,即由冲压2万件提高到10～14万件。
对于T10钢,激光淬火后可获得硬度1024 HV、深0. 55 mm的硬化层,对于Cr12,激光淬火后可获得硬度1000 HV、0. 4 mm 的硬化层,使用寿命均得到较大的提高[ 8 ] 。
1. 3. 2 激光熔覆激光熔覆利用高能激光束( 104 ～106 W / cm2 )在金属表面辐照,通过涂覆材料的迅速熔化、扩展和迅速凝固,冷却速度达到102～106 ℃/ s。
在基材表面熔覆一层具有特殊物理、化学或力学性能的材料,从而构成一种新的复合材料,以弥补基体所缺少的高性能。
激光熔覆可以根据工件的工况要求,设计各种熔覆成分的金属或非金属,制备耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或具有光、电、磁特性的表面覆层。
玻璃模具是玻璃制品的主要成型工具,在使用过程中频繁交替地与高温玻璃熔体接触,特别是合缝线处要求较高的耐磨性。
文献[ 9 ]对玻璃模具进行了激光熔覆处理。
并将激光熔覆处理的玻璃模具在QD6型行列式制瓶机上进行装机试验。
生产现场对比考核结果为:未经激光熔覆处理的模具,连续使用16～20 h,因合缝线磨损需将模具卸下修理,然后才可继续使用,总使用时间160～200 h,模具报废;经激光熔覆处理的模具,继续使用100～120 h后卸下清理油垢,此时模具的合缝线完好,不需修理可继续使用,模具总使用时间在1900～2200 h。
1. 4 气相沉积技术气相沉积技术是利用气态物质(气相)与模具表面发生物理、化学变化,在模具表面形成具有某些特殊性能的合金化合物涂层。
根据形成涂层的原理不同,气相沉积技术分为化学气相沉积、物理气相沉积。
化学气相沉积按主要特性分类又可分为热化学气相沉积、低压气相沉积、等离子气相沉积、激光(诱导)气相沉积、金属有机化合物气相沉积等;物理气相沉积可分为真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀等[ 10 ] 。
1. 4. 1 物理气相沉积( PVD)PVD是把欲涂覆的材料(主要是氮化物或碳化物)采用物理的方法(如用电子束等热源加热沉积材料,或激光放电) ,使材料蒸发或离子轰击模具,形成镀层,其中常用的镀层材料是TiN 和TiC等。
它具有处理温度低、沉积速度快、无公害等特点,十分适合模具的表面强化, 可大大提高模具的使用寿命[ 11 ] 。
但是, PVD的绕镀性很差,难以适应多孔、有尖角、形状复杂的模具。
1. 4. 2 化学气相沉积(CVD)CVD是利用气态物质在固态表面上进行化学反应,生成固态沉积物。
化学气相沉积TiC的原理是将工件加热到900～1200 ℃,使四氯化钛和模具材料的碳在材料表面进行化学反应,经过一定时间可生成一层TiC,是超硬耐磨镀层,是提高模具使用寿命的有效途径。
如冲压模、粉末冶金模、陶瓷模、铁氧体模、塑料模等进行处理均能得到很好的效果。
日本用CVD 技术来沉积TiC和TiN 于拉伸凹模,提高寿命8倍。
目前模具表面处理中应用较多的是PACVD,铝型材挤压模具和精密叶片热锻模具,经过处理后,有较好的耐磨性和抗疲劳性,使用寿命提高一倍,由原来2. 5 t的通料量提高到5 t。
现在CVD技术发展是以等离子体、电子束、激光束、离子束、微波等先进科学技术的成就为基础,向着高效、节能、控制高度自动化、精确化的方向发展。
1. 5 稀土元素表面强化技术在模具表面强化技术中,稀土元素以其优良的性质对改善模具钢表层的组织结构、物理、化学及机械性能有着极大的优势。
据研究表明,在模具表面强化中,稀土元素有提高渗速(渗速可提高25% ～30% ,处理时间可缩短1 /3以上) ,强化表面(稀土元素具有微合金化作用,能改善表层组织结构,强化模具表面) ,净化表面(稀土元素与钢中P、S、As、Sn、Sb、B i、Pb等低熔点有害杂质发生作用,形成高熔点·化合物,同时抑制这些杂质元素在晶界上的偏聚,降低渗层的脆性)等多种功能。
1. 5. 1 稀土碳共渗Re2C共渗可使渗碳温度由920～930 ℃降低至860～880 ℃,减少模具变形及防止奥氏体晶粒长大;渗速可提高25%～30% (渗碳时间缩短1～2 h) ;改善渗层脆性,使冲击断口裂纹形成能量和裂纹扩展能量提高约30%。
1. 5. 2 稀土碳氮共渗Re2C2N共渗可提高渗速25% ～32% ,提高渗层显微硬度及有效硬化层深度;使模具的耐磨性及疲劳极限分别提高1倍及12%以上;模具耐蚀性提高15%以上。
Re2C2N共渗处理用于5CrMnMo钢制热锻模,其寿命提高1倍以上。
1. 5. 3 稀土硼共渗Re2B共渗的耐磨性较单一渗硼提高1. 5～2倍,与常规淬火态相比提高3～4倍,而韧性则较单一渗硼提高6～7倍;可使渗硼温度降低100～150 ℃,处理时间缩短一半左右。
采用Re2B共渗可使Cr12钢制拉深模寿命提高5～10倍,冲模寿命提高几倍至数十倍。
1. 5. 4 稀土硼铝共渗Re2B2A I共渗所得共渗层,具有渗层较薄、硬度很高的特点,铝铁硼化合物具有较高的热硬性和抗高温氧化能力。
H13 钢经稀土硼铝共渗后,铝挤压模使用寿命提高2～3倍,铝材表面质量提高1 ～2 级,显示出优良的使用效果。
在使用电镀刷制备的Ni2Cu2P2MoS2 的氧化,明显改善镀层的减摩性能,提高抗蚀能力,并使模具型腔面的耐磨寿命延长近5倍[ 2 ] 。
1. 6 纳米表面工程技术[ 12～14 ]纳米表面工程是以纳米材料和其它低维非平衡材料为基础,通过特定的加工技术、加工手段,对固体表面进行强化、改性、超精细加工或赋予表面新功能的系统工程。
纳米表面工程是在纳米科技产生和发展的背景下,对固体表面性能、功能和加工精度要求越来越高的条件下产生的。
纳米表面工程技术是极具应用前景和市场潜力的。
1. 6. 1 制作纳米复合镀层在传统的电镀液中加入零维或一维纳米质点粉体材料可形成纳米复合镀层。