模具製造（zào）中的表麵強化技（jì）術是指模具工作零件表麵經預處理後，通過單一或複合表麵技術處理，使模具工作零件獲得所需表麵或綜合性（xìng）能的專業強（qiáng）化技術（shù）。該（gāi）技術的功（gōng）能性、環保性和增效性等優勢在模具製造成（chéng）本、模具質量和模（mó）具（jù）壽命等方麵起著尤為重要（yào）的作用。在生產中，綜合考慮該技術的特點（diǎn）、模具工作條件和生（shēng）產的經濟性等（děng）因素，選擇眾因（yīn）素的最佳匹配點，可顯著改善模具壽命、質量，獲（huò）取突出的經濟效益。

1、表麵強化技術在模具製造中的應用（yòng）現狀

1.1 滲碳表麵化（huà）學（xué）熱處（chù）理

滲碳工（gōng）藝是一種較常使用（80%以上）的（de）模具表麵強化技術，該工藝主要針對塑料模具型（xíng）腔的表麵強化。經（jīng）滲碳處理後的模具工作零件，可（kě）達到“外硬內韌”的效果，即（jí）工作零（líng）件表麵獲（huò）得硬度、

耐磨性（xìng）、疲勞強度等性（xìng）能的提升，而心部仍保持原來的（de）塑韌（rèn）性、強度，符合對模（mó）具工作零（líng）件使用性能的要求。具有滲速快、滲層深、成本（běn）低（dī），且（qiě）滲層和基體零件（jiàn）之間具有（yǒu）較完美（měi）的結合性（xìng）能，

結合層之間實現平穩過渡。但操作溫度較高（900～950℃），尤其是離子滲（shèn）碳溫度可達1100℃，且滲碳後還需進行相應的熱處理（lǐ），從而導（dǎo）致模具變形的可能性加大，因此高精度塑料模具不建議采用（yòng）該項技術。

氣體滲碳溫度一般為920～950℃，經王（wáng）榮濱試驗綜合評定：滲碳（tàn）層表麵最合理的含碳量為ｗ（Ｃ）0.85％～0.95％，滲層由外向內（nèi）碳質量分（fèn）數梯度應均勻平緩，淬火組織中不允許有粗條（tiáo）狀馬氏體（tǐ），過多殘奧，網狀碳化物和黑色屈（qū）氏體。過高的碳質（zhì）量分數易使模具零件組織中出（chū）現網狀碳（tàn）化物等惡性組織，影響模具質量和壽命，在後續加工過程中易出現應力（lì）集中，產生龜（guī）裂等現象。

離子滲（shèn）碳溫度一般為900～960℃，與氣體滲碳比較，離（lí）子滲碳具有效率（lǜ）高、變形小、汙染（rǎn）小、可處理任何形狀的模具（jù）零件表麵等優點，更（gèng）適合（hé）在塑料模具和衝壓模具表麵強化加工中應用。

1.2 火焰表麵熱噴塗（tú）技術

熱噴塗技術是一種（zhǒng）發展極為迅速的表麵強化新技術，它是利用熱源（電弧、離子弧、火焰等）將噴塗材料加（jiā）熱到熔（róng）融或半熔融狀（zhuàng）態，並使其霧化，以一定的速度噴向（xiàng）經過預處理的基體表麵，依靠物理變（biàn）化和化學變化，與基體結（jié）合的工藝方法，此結合層，能提（tí）高模具零件的耐磨、耐蝕、耐熱等性能（néng），且操作（zuò）簡便，成本較（jiào）低。近年來，該項技術在模具（jù）表麵強（qiáng）化中（zhōng）的應（yīng）用得到進一步發展和完善，廣州有色金屬研究院采用超音速噴塗硬質合金工藝，使Cr12不鏽鋼拉深

模（mó）的壽命提高了3～10倍。同時該技術應用在模具修（xiū）複中也取得較大進步，如華中科技大學材（cái）料成形與模具技（jì）術國（guó）家重點實驗（yàn）室的張祥林等采用超音速火焰噴塗（HVOF）技術，在Cr12MoV模具鋼表麵製備了納米結構的（de）WC12Co金屬陶瓷塗層，測得（dé）塗（tú）層平均剪切強度達150.8MPa，塗層的結合強度大於80 MPa，塗（tú）層（céng）硬度高於1000HV。運用HVOF技術（shù）對冷擠壓模修複後，完全能滿足（zú）企業的使（shǐ）用要（yào）求。

1.3 複合表麵電鍍技術

電鍍技（jì）術是一種用（yòng）電化學方（fāng）法在基體表麵（miàn）沉積金屬（shǔ）或金（jīn）屬化處理的技術。電（diàn）鍍硬鉻和硬鎳是我國塑料模具表麵處理的傳統技術。該技術在近室溫下進行，模（mó）具性能幾乎不受影響（xiǎng），也不會出現（xiàn）嚴重（chóng）變形，

同時電鍍層的表麵粗糙（cāo）度較低，硬（yìng）度升高為800HV。但（dàn）仍存在諸多問題，如：耐（nài）蝕性不高，溝槽、深孔無（wú）法處（chù）理，使其在模具強化中的應（yīng）用受到一定（dìng）限製，目前隻可用於強（qiáng）化普通塑（sù）料模具的耐磨性，不適用於形狀複雜且耐蝕（shí）性要求高的塑料模具。

目前，複合鍍是模具行業中鍍層技術應用（yòng）最有活（huó）力的領域。複合電刷鍍可強化模具型腔（qiāng）表麵，也可用於修複模具型腔表麵。研（yán）究發現，在模具型腔表麵刷鍍非晶態鍍層（0.01～0.02mm），可延長壽命0.5～1.0倍（bèi）。複（fù）合鍍層中可（kě）加入微粒（lì）的品種較多，且參數調整範圍較寬，可（kě）操作性強（qiáng），充分（fèn）體現出鍍層的多樣性和綜合性（xìng）。大連理工大學的於同（tóng）敏、劉貴昌等將Ni－P－PTFE複合鍍用於（yú）UPVC管件模具表麵強化，解決UPVC材料（liào）對模具表麵的腐蝕（shí）有明顯效（xiào）果，達到模具成型表麵耐磨耐腐蝕等綜合性能要（yào）求，但其硬度稍低。為（wéi）此哈（hā）爾濱工業大學的範會玉在Ni－P的基礎上，將（jiāng）PTFE與SiC微粒複合，應用在玻璃纖維增強的塑料成型模具中，實踐表明可（kě）使其壽命提高10倍左右。

1.4 PVD、CVD、PCVD表麵鍍膜技術

鍍膜技術也就是（shì）氣相沉積（jī）技術，是將具有特殊性能的穩定化合物沉積於模具工作零件表麵，形成超硬鍍膜，使模具（jù）工作（zuò）零件具有優異性能。工業中使用頻率較高的穩定化（huà）合物主要有TiC、TiN、SiN等。

物理氣相沉積（PVD）是用物理方法使鍍膜（mó）材料（liào）汽（qì）化（huà）後（hòu）在基體表麵沉積成覆蓋層的實用技術。該技術在20世紀初開始應用，在最近30年發展迅速，成為了一門（mén）具有廣闊應用前景（jǐng）的新技術（shù），並逐漸向環保型（xíng）、清（qīng）潔型趨勢發展，主要（yào）用於製造精度較高的冷作模具。江西省科學

院應用（yòng）物理研究所的彭文屹、張德元采用多弧離子鍍膜法對20根經TiN塗（tú）層處理的冷擠壓凸模進行實（shí）際使（shǐ）用壽命試驗，發現其壽（shòu）命提高1.5倍以上（shàng）；廣州有色金屬研究院的林鬆盛（shèng）、代明江對物理氣相沉積硬質薄膜在工模具上的應用進行了詳細研究，指出該技（jì）術能（néng）明顯提（tí）高（gāo）模具的使用壽命和工件加工質量。但是PVD法也存在著諸如繞鍍性差等（děng）缺點，對形狀複雜的模具零件表麵進行處理存在一定限製。

化學氣相沉積（CVD）是在900～2000℃範圍內用化學方法使氣體在基體材（cái）料表麵發生化學反應並形（xíng）成覆蓋（gài）層的實（shí）用技術。該技術沉積溫度高、塗層結合牢固，對模具零件表（biǎo）麵形狀幾乎沒有要求（qiú），諸如（rú）形狀複雜或帶有槽溝及小孔的零件均可進行均勻（yún）塗覆，彌補了（le）物（wù）理氣相沉積的（de）相關（guān）缺陷，例如在模具表麵強化中經常（cháng）使用的TiC塗層硬度（dù）高（gāo），耐磨（mó）性（xìng）好，摩擦因數小，減摩性好，抗（kàng）咬合性強（qiáng），大幅度提高模具的使用壽（shòu）命（mìng）。但（dàn）CVD法存（cún）在處（chù）理溫（wēn）度（dù）高，仍需進行淬火處理，會導致較大（dà）變形等缺陷，因此在高精度模具的製造中此技術的使用（yòng）受到一定限製。

等離子增強化學氣相沉（chén）積（PCVD）是利用輝光放電增強反應物化學活性，促進氣相（xiàng）間的化學反應，在低溫下沉積出優質（zhì）鍍層的（de）實用（yòng）技術，是介於CVD和PVD之間的一種處理（lǐ）方法。用PCVD法將塗層鍍覆（fù）在模具工作零件表麵（miàn），經實踐證明，經濟效（xiào）益非常可觀。重慶工學院的（de）張（zhāng）葉成、張津對PCVD技（jì）術在（zài）模具強化中的應用進行研究，發現利（lì）用PCVD技術在W18Cr4V冷擠壓模具上沉積一層TiC，比無沉積膜（mó）層的模（mó）具壽命提（tí）高10倍以上；將PCVD法（fǎ）用於塑料製品模具上可提高模具壽（shòu）命1～4倍。北（běi）京航空航天大學的陶冶教授籌建了（le）PCVD表麵強化技術研究實驗室，自行設（shè）計製造了試驗設（shè）備和輔助配套設施，並及時得到了自然科學基金的資助。項（xiàng）目組研製了基於PCVD複合滲（shèn）鍍法的模具表麵強化技術，具（jù）有工藝溫度低（dī）、均鍍性好和鍍層結合力高等優點（diǎn），適用於所有（yǒu）高溫回火模具和部分低（dī）溫回火模具的製備，是（shì）目前唯一一種既適用於刀具強化又適用於形狀複

雜的模具表麵強化的氣相沉積表麵強化技術（shù）。由此可見，PCVD技術在模具零件強化領域中的應用已經有所成就（jiù），

並且應（yīng）用（yòng）前（qián）景非常廣（guǎng）闊。

1.5 高能（néng）束流（liú）強化技術

高（gāo）能束流強化技術具（jù）有非接（jiē）觸、精確可控、材料適（shì）應性廣、柔性（xìng）強、質量優、資源節約（yuē）和（hé）環境友好等綜合（hé）優勢，既可用於大批量高效自動化生產，又適用於（yú）多品種（zhǒng）、小批量加工，甚至個性化產品的訂製，是模具製造業中不可缺少的重要技術。其中，離子注入技術以其幾乎完（wán）美（měi）的強化效果在冷作模具、熱作（zuò）模具和塑料模具等領域中得到廣泛應用，其（qí）平均壽命一般可提高2～10倍。有重大應（yīng）用價值。

2、表麵強化技術在模具製造中的應用（yòng）前景展望

根據研（yán）究（jiū），稀土（tǔ）元素可以強化表麵，提高滲速，淨化穩定晶界（jiè），同時改善模具零件表麵（miàn）組織、物理化（huà）學性能和機械加工性能。把稀土元素應用（yòng）在複合表麵強化（huà）技術過程中，可獲得更加明顯的效果。如在Ni－Cu－P－MoS2鍍層中加入稀土，可使模（mó）具型（xíng）腔（qiāng）麵的耐磨（mó）壽命延（yán）長近5倍（bèi）。除此之（zhī）外（wài），稀土元素在化學沉積、電（diàn）沉積、噴（pēn）塗和激光（guāng）塗覆等（děng）方麵都具有明顯的改善作用，但效果尚不十分穩定（dìng），可見稀土元素應用（yòng）於（yú）模（mó）具製造將是（shì）今後研究的重要方向。

隨著納米技術的飛速發展，其在提高模具的生產率和壽命方麵效果顯著。但該技術還存在許多不完善的地方，尚有許多工作要做，如：複雜的模具型（xíng）腔表麵塗層不均勻、沉（chén）積參數不明確、針對（duì）模具零件表麵強化機理未明等問題。

3、結論

模具（jù）工作零件表麵強化技術（shù）可以在一（yī）定程度上彌補目前模（mó）具材料（liào）的一些不足，並（bìng）已顯現出極強的發展潛力，但就目前的模具零件表麵強化技術（shù）而言，仍存在一些不（bú）足，其應用也受到一定限製，隻要注重研究開（kāi）發，一定會加快和完善（shàn）表麵強化技術在（zài）模具製（zhì）造過程中的應（yīng）用。

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文章（zhāng）關鍵詞：注塑模具工作零件表麵強化技術應（yīng）用研究