模具製造中的表麵強化技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能的（de）專業強化技術。該技術的功能性、環保性和增效（xiào）性等優勢在模具製造成本、模具質量和模具（jù）壽命等方麵（miàn）起著尤為重要的作用。在生產中，綜合考慮該技術（shù）的特點、模具工作條件和生產的經濟性等因素，選擇眾因素的最佳匹配點，可顯著改善模具壽命、質量，獲取（qǔ）突（tū）出（chū）的經濟效益（yì）。

1、表麵強化技術在模具製造中的應用現狀

1.1 滲碳表（biǎo）麵化學熱處理

滲（shèn）碳工藝是一種較常使用（80%以上）的模具表麵強化技術，該工藝主（zhǔ）要針（zhēn）對塑料模具型腔的表麵強化。經滲碳處（chù）理後的模具工作零件，可達到“外硬內韌”的效果，即工作零件表麵獲得硬度、

耐磨（mó）性、疲勞強度等性能（néng）的提升，而（ér）心部仍保持原來的塑韌性（xìng）、強度，符合對模具工作零件使用性能的要求。具有滲速快、滲層深、成本低，且滲層和基體零件之間具有較完美的結合性（xìng）能，

結合（hé）層之（zhī）間實現平（píng）穩過渡。但操作溫度較高（900～950℃），尤其是離子（zǐ）滲碳溫度可達（dá）1100℃，且滲碳後還需進行相應的熱處理，從而導致模具變形的可能性加大，因此（cǐ）高精度（dù）塑料（liào）模具不建議采用該項技術。

氣體滲（shèn）碳溫（wēn）度一般為920～950℃，經王榮濱試驗綜合評（píng）定：滲碳層表麵最合理的含碳量為ｗ（Ｃ）0.85％～0.95％，滲層由外（wài）向內碳（tàn）質量分（fèn）數梯度應均勻平緩，淬火（huǒ）組織中不允許有粗條狀馬氏體，過（guò）多殘奧，網狀碳化物和黑色（sè）屈氏體。過高的碳質量分數易使模具零件組織中出現網（wǎng）狀碳化物等（děng）惡性組織（zhī），影（yǐng）響模具質量和壽命，在後續加工過程中易出現應力集中，產生龜裂等現象。

離子滲碳（tàn）溫度一般為900～960℃，與氣體滲碳比較，離子滲碳具（jù）有效率高、變（biàn）形小、汙染小、可處理任何形狀的模具零件表麵等（děng）優點，更適合在塑料模具和衝壓模具表麵強化加工中應用。

1.2 火焰表麵熱噴塗技術

熱（rè）噴塗技術是一種發展極為迅速（sù）的表麵強化新技術，它是利用熱源（電弧、離子弧、火焰等）將噴塗材料加熱到熔融（róng）或半熔融狀態，並使其霧（wù）化，以一定的速度噴向經過預（yù）處理的（de）基體表麵，依（yī）靠物理變化和化學變化，與基體結合的工藝方法，此結合層，能提（tí）高模具零件的耐磨、耐蝕、耐熱（rè）等性能，且操作簡便，成本較低。近（jìn）年來，該項技術（shù）在模具表麵強化中的應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（zhì）合金工藝，使（shǐ）Cr12不鏽鋼拉深

模的壽命（mìng）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（dà）進步，如華中科技大學材料成形與模具技術國家重點實驗室的張祥林等（děng）采用超音速火焰噴塗（HVOF）技術，在Cr12MoV模具鋼（gāng）表麵製備了納米結構（gòu）的WC12Co金屬陶瓷塗層，測得塗層平均（jun1）剪切強度達150.8MPa，塗層的結合強度大於（yú）80 MPa，塗層（céng）硬度高於1000HV。運用（yòng）HVOF技術對冷擠壓模修複後，完全能滿（mǎn）足企業的使用要求（qiú）。

1.3 複合表麵電鍍技術

電鍍技術是一（yī）種用電（diàn）化學方法在基體表麵沉積金屬或（huò）金屬化（huà）處（chù）理（lǐ）的技術。電鍍（dù）硬鉻和硬鎳是我（wǒ）國塑料模（mó）具表麵處理的傳統技術。該技術在近室溫下進（jìn）行，模具性能幾乎不受（shòu）影響，也不會出現嚴重變形，

同時電鍍層的表麵粗糙度較低，硬度升高為800HV。但仍存在諸多問題，如：耐蝕性不高，溝槽、深孔無法處理，使其在模具強化中的應用受到一定限製，目前隻可用於（yú）強化普通塑料模具的耐磨性，不適用於形狀複雜且耐蝕性（xìng）要求高的（de）塑料模具。

目（mù）前，複合鍍是模具行（háng）業中鍍（dù）層技術（shù）應（yīng）用最有活力（lì）的領域。複合電刷鍍可強化（huà）模具型腔表麵，也可用於修複模具型腔表麵。研究發現，在模具型腔表麵刷鍍非晶態鍍層（0.01～0.02mm），可延（yán）長壽命0.5～1.0倍。複合鍍層中可加入（rù）微粒的品種較多，且參數調整範圍較寬，可操作性強，充分體現出鍍層的多樣性和（hé）綜合性。大連理工大學的於同敏、劉貴昌等將Ni－P－PTFE複合鍍用於（yú）UPVC管件模具表（biǎo）麵強化，解決UPVC材（cái）料對模具表麵的腐蝕（shí）有明顯效果，達到模具成型表麵（miàn）耐磨耐腐蝕等綜合性能（néng）要求（qiú），但其硬度稍低。為此哈爾濱工業大學的範會玉在（zài）Ni－P的基礎上，將PTFE與SiC微粒複合，應用在玻璃（lí）纖維增強的塑料成（chéng）型模具中，實踐表（biǎo）明可使其壽命提高10倍左右。

1.4 PVD、CVD、PCVD表麵鍍膜技術

鍍膜技術也就是（shì）氣（qì）相沉積技（jì）術（shù），是將具有特殊性能的穩定（dìng）化合物（wù）沉積於模具工作（zuò）零件表麵（miàn），形成超硬鍍膜，使模具工作零件具有（yǒu）優（yōu）異性能。工業中（zhōng）使用頻率（lǜ）較高的穩定化（huà）合物主要有TiC、TiN、SiN等。

物（wù）理氣相沉積（PVD）是用物理方法（fǎ）使鍍膜材料汽化後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，成為了一門具有廣闊應用前（qián）景的新技術，並逐漸向環（huán）保型、清潔型（xíng）趨勢發展，主要用於製（zhì）造精度較（jiào）高的冷作模具。江（jiāng）西省（shěng）科學

院應用物理研究所的彭文屹、張德元采用多（duō）弧（hú）離子鍍膜（mó）法（fǎ）對20根經TiN塗層處理的冷擠壓凸模進行實（shí）際使用壽（shòu）命試驗，發現其壽命（mìng）提高1.5倍以上；廣州（zhōu）有色金屬（shǔ）研究院的林鬆盛、代明江對物（wù）理氣相沉積硬質薄膜在工模具上的應用進行了詳細研究，指出該技術能明顯提高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（diǎn），對形狀複雜的模具零件表麵（miàn）進行處理存在一定限製。

化學氣相沉（chén）積（CVD）是在900～2000℃範（fàn）圍內用化（huà）學方法使氣體在基體材料表麵發生化學反應並形（xíng）成覆蓋層的實（shí）用技術。該技（jì）術沉（chén）積（jī）溫度高、塗層結合牢固，對模具零件表麵形狀（zhuàng）幾乎沒有要求，諸如形狀複雜或帶有槽溝及小孔的（de）零件（jiàn）均可進行均勻塗覆，彌補（bǔ）了（le）物理氣相沉積的相關缺陷，例如在模（mó）具表麵強（qiáng）化中經（jīng）常（cháng）使用的TiC塗層硬度高，耐磨性好，摩擦（cā）因（yīn）數小，減摩性好，抗咬合性強（qiáng），大幅度提高模具的使用壽命。但CVD法存在處理溫度高，仍需進行淬火處理，會導致較大變形等（děng）缺陷，因此在高精度模具的製造中此技術的（de）使用受到一定限製。

等離子增強化學氣（qì）相沉積（PCVD）是利用輝光放電增強反應物化（huà）學活性，促進氣相間的化學反應，在低（dī）溫下沉積（jī）出優（yōu）質鍍層（céng）的實用技（jì）術，是介於CVD和PVD之間的一種處理方法。用PCVD法將塗層鍍（dù）覆在模具工作零（líng）件表麵，經實踐（jiàn）證（zhèng）明，經濟效益（yì）非常可觀。重慶工學院的張葉成、張津對（duì）PCVD技術在模具強（qiáng）化中的應用（yòng）進行研究，發現利用PCVD技術在W18Cr4V冷擠壓模具（jù）上沉積一層TiC，比無沉積膜層的模具壽（shòu）命提（tí）高10倍以（yǐ）上；將PCVD法用於塑料製品模具上（shàng）可提高模具壽命1～4倍。北京航空航天（tiān）大學（xué）的陶冶教授籌（chóu）建了PCVD表麵強化技術研究實驗室，自行設計製造了試驗設備和（hé）輔助配套設施（shī），並及時得到了自然科學基金（jīn）的資助。項目組研製了基於PCVD複合滲鍍法的模（mó）具表麵強化技術，具有工藝溫度低、均鍍性好和（hé）鍍層結（jié）合力高（gāo）等優點，適用於所有高溫回火模具和部分低溫（wēn）回火模具的製備（bèi），是（shì）目前唯一（yī）一種既適（shì）用於（yú）刀具強化又適用於形狀（zhuàng）複

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

並且應用前景非常廣闊。

1.5 高能束流強（qiáng）化技術

高能束流強化技術具有非接觸、精確可控、材料適應性廣、柔性強、質量優、資源節約和環境友好等綜合優勢（shì），既可用於大批量高效自（zì）動（dòng）化生產，又適用於多（duō）品種、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（shǎo）的重要（yào）技術。其中，離子注（zhù）入技術以其幾乎完（wán）美的強化效果在冷作模具、熱（rè）作模具和塑料模具等領域（yù）中得到廣泛應用，其平均（jun1）壽命一般可（kě）提高2～10倍。有重大應用價值。

2、表麵強化技術（shù）在模具製造中的應用前景展望

根據研究，稀土元（yuán）素可以強化表麵，提高滲速（sù），淨化穩定晶界（jiè），同時改善模（mó）具零件表麵組織、物理化學性能和機械（xiè）加工性能。把（bǎ）稀土元素應用在（zài）複合表麵強化技術過程中，可獲得更加（jiā）明顯的效果。如在Ni－Cu－P－MoS2鍍層中加入（rù）稀（xī）土，可使模具型腔麵的耐磨壽命延長近5倍。除此之外（wài），稀土元素在化學沉積（jī）、電沉積、噴塗和激光塗（tú）覆等方麵（miàn）都具有明顯（xiǎn）的改善作用，但效果尚不十分穩定，可見稀土（tǔ）元素應用於模具製造將是今後研究（jiū）的重要方向。

隨著納（nà）米技術的飛速發展，其在提高模具（jù）的生產率和壽命方麵效果（guǒ）顯著。但該技（jì）術還存在許多不完善的地方，尚有許多工作要做（zuò），如：複雜的模具型腔表麵塗層不均勻、沉（chén）積（jī）參數不明確、針對模具零件表麵強（qiáng）化機理未明等問（wèn）題。

3、結（jié）論

模具工作（zuò）零件表麵強化技術可（kě）以在一定程度上彌補目前模具（jù）材料的（de）一些（xiē）不足（zú），並已顯（xiǎn）現出極強的發展潛力，但就目前（qián）的模具零件表麵強化技（jì）術而言，仍存在一（yī）些不足（zú），其應用也受到一定限製，隻要注重研究開發，一定會加快和完善表麵強化（huà）技術在模具製造過程中的應用。

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文章關鍵詞：注塑（sù）模（mó）具工作零件表麵強化技術應用（yòng）研究