模具制造領域中的表面工程技術應用綜述及展望
、碳濃度梯度平緩以及工件變形等特點，將會在
模具表面尤其是精密模具表面處理中發揮越來越重要的作用。
1.2 氣體法低溫熱擴滲
氣體法低溫表面熱擴滲工藝在模具的表面強化處理中占有十分重要的地位。其處理工藝簡便，擴滲溫度較低，能適應冷作模具、熱作模具以及塑料模具等對型腔表面的各種要求。常用的擴滲工藝有滲氮、軟氮化（鐵素體氮碳共滲）、氧氮共滲、硫氮共滲乃至硫碳氮、氧氮硫三元共滲等方法。
1.2.1 氣體滲氮與離子氮化工藝
將氮滲入鋼件的過程稱為鋼的氮化或滲氮。氮化層的硬度高950-1200HV），耐磨性、疲勞強度、紅硬性及抗咬合性均優于滲碳層。由于氮化溫度低（一般為480℃-600℃），工件變形很小，尤其適應一些精密模具的表面強化。例如，3Cr2W8V鋼壓鑄模、擠壓模等經調質并在520℃-540℃氮化后，使用壽命較不氮化的模具提高2-3倍。又如，從德國引進的熱沖模經解剖分析，發現其表面約有140μm的滲氮層。美國用H13鋼制作的壓鑄模具，不少都要進行氮化處理，且以滲氮代替一次回火，表面硬度高達65-70HRC，而模具心部硬度較低，韌性好，從而獲得優良的綜合力學性能。
氣體氮化法是采用最為廣泛的滲氮工藝。離子氮化法是為解決氣體氮化工藝工效低、時間長而發展起來的工藝，其特點是滲氮速度快、滲層成分及其梯度易控制、節能、省氣、滲層質量好、工作環境好等。
1.2.2 氣體軟氮化（鐵素體氮碳共滲）
軟氮化是將鋼件在570℃左右加熱，以尿素或氨氣或醇類裂化氣為滲劑，向鋼內同時擴滲碳、氮原子的熱擴滲工藝。氣體軟氮化比氣體氮化滲速快、所需費用低，將其應用于冷、熱作模具鋼，可提高模具的耐磨性、抗高溫氧化性和抗粘著性。
2 熱噴涂與噴焊技術
2.1 熱噴涂技術
熱噴涂技術是將噴涂材料加熱到熔融或半熔融狀態，用高速氣流將其霧化、加速，使其以高速噴射到工件表面，形成耐磨、耐蝕以及抗高溫氧化等特殊性能涂層的表面涂層方法。按加熱噴涂材料的熱源種類來劃分，主要有燃氣法、電氣法和高能束加熱法三類。熱噴涂層由于不致密，與基材結合強度不高，在模具表面強化中難以發揮作用，于是涂層重熔使之與基材形成冶金結合、降低氣孔率工藝的熱噴焊就應運而生。
2.2 熱噴焊技術
熱噴焊工藝特別是氧乙炔火焰噴焊工藝簡便，設備投資少，便于推廣，廣泛應用于模具表面的強化，提高耐蝕性、耐磨性和延長使用壽命，經濟效益十分可觀。
3 氣相沉積技術
氣相沉積技術按照成膜機理，可分為化學氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）兩大類。
3.1 物理氣相沉積
在真空條件下，以各種物理方法產生的原子或分子沉積在基材上，形成薄膜或涂層的過程稱為物理氣相沉積。按照沉積時物理機制的差別分為真空蒸鍍（VE）、真空濺射(VS）和離子鍍（IP）三種類型。其中采用多弧離子鍍膜方法鍍覆TiN、TiC 耐磨涂層已在工模具表面強化方面取得了廣泛的生產應用。
3.2 化學氣相沉積
化學氣相沉積是采用含有膜層中各元素的揮發性化合物或單質蒸氣，在熱基體表面產生氣相化學反應，反應產物形成沉積涂層的一種表面技術。該技術在機械工業中發揮了巨大的作用，特別是一些如氮化物、碳化物、金剛石和類金剛石等
超硬膜的沉積，大大提高了如模具等工件的耐磨、耐蝕性。
4 復合電鍍技術
電鍍層的應用，主要是在防蝕與裝飾方面。復合電鍍層的出現，為解決高溫腐蝕、高溫強度和磨損，提供了一種很有前途的方法。采用復合電鍍，可以制備各類耐磨鍍層。如采用基質金屬———金剛石顆粒的復合鍍層、Ni-P-SiC復合鍍層，用于工模具表面具有良好的耐磨性。近年來，為了提高復合鍍層的耐磨性，采取了如下措施：
（1）采用合金鍍層，包括Ni-Co、Ni-Mn、Ni-Fe、Ni-P鍍層等，代替單金屬鍍層，以較大幅度地提高模具表面的硬度。
（2）采用硬Cr層作為基質金屬，可比純Cr層耐磨性提高1- 3倍。
（3）采用聚四氟乙烯（PJFE）作為共沉積微粒制備的Ni-PJFE復合鍍層常用于橡膠模和注塑模的脫模鍍層。在摩擦磨損試驗機上的試驗結果表明Ni-PJFE復合鍍層的磨損量是硬Cr層的1/10，光亮Ni層的1/50左右。
5 復合電刷鍍技術
采用鎳、鈷、二氧化鋯復合電刷鍍液，使處理的模具型腔表面耐磨性大為提高，并有較高的硬度，鍍層表面比較理想，與本體結合力強，經拋光后達到鏡面，成本低，應用廣泛。針對熱鍛模具、沖壓模具、注射模具用量大、制造周期長、成本高的特點，利用復合電刷鍍不僅可強化模具型腔表面，還可修復型腔面（屬再制造工程），從而延長模具壽命。如在模具型腔表面刷鍍0.01-0.02mm的非晶態鍍層，可使壽命延長20%-100%。
6 化學鍍技術
化學鍍的均鍍能力強，由于沒有外電源，沒有電流密度的影響，鍍層可在形狀復雜的模具型腔基材表面均勻沉積。特別是化學鍍Ni-P層，其硬度可達1000HV，已接近一些硬質合金的硬度，而且具有相當高的耐磨能力。Ni-P鍍層無疑會在模具型腔表面強化中發揮作用。據文獻報道，化學鍍Ni-P層目前已用于鋅壓鑄模、注塑模等模具，起到了良好的強化作用，提高了模具的壽命。
7 高能束技術
激光束、離子束、電子束是三大高能束。由于它們的能量密度極高，對材料表面進行加熱時，加熱速度極快，整個基體的溫度在加熱過程中基本不受影響。這樣對處理件的形狀、性能等也不產生影響。因此采用這三大高能束對模具型腔進行表面改性，正引起了人們的關注。如利用激光材料表面強化技術（包括激光相變硬化（LTH）、激光表面合金化（LC）、激光表面熔覆（LSC）等），在聚乙烯造粒上一頁 [1] [2] [3] 下一頁
文章地址：http://www.www.direxe.cn/Article/mjjs/200809/199.html