模具製造中的表麵強化技術（shù）是指模具工作零件表麵經預處（chù）理後，通過單一或複（fù）合表麵（miàn）技術處理，使模具工作零件獲（huò）得所（suǒ）需表麵或綜（zōng）合性能的專業強化技術。該技術的（de）功能性、環保（bǎo）性和增效性等（děng）優勢在模具製造成本、模具質量（liàng）和模（mó）具（jù）壽命等方麵起（qǐ）著尤為重要的作用。在生產（chǎn）中（zhōng），綜合考慮該技術的特點、模具工作條件和（hé）生產的經濟性（xìng）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，獲取突（tū）出的經濟效益（yì）。

1、表麵強化技術在模具製造中的應用現狀

1.1 滲碳表麵化學熱處理

滲碳工藝是一種較常使用（80%以（yǐ）上）的（de）模具表麵強化技（jì）術，該工藝主（zhǔ）要針對塑料模具型腔的（de）表麵強化。經滲碳處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（láo）強度等性（xìng）能的提（tí）升，而心（xīn）部仍保持原來（lái）的塑韌性、強度，符合對模具工作零（líng）件（jiàn）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（líng）件之間（jiān）具有較完美的結合性能，

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

氣體滲碳溫度一般（bān）為920～950℃，經王榮濱試驗綜合評定（dìng）：滲碳層表麵最合理的含碳量為ｗ（Ｃ）0.85％～0.95％，滲層由外向內碳質量分（fèn）數梯度應均勻平緩，淬（cuì）火組織中不允許有粗條狀馬氏體，過多殘奧，網狀碳化（huà）物（wù）和黑色屈氏體。過高的碳質量（liàng）分數易使模（mó）具零件組織中出現網狀碳化物等（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（xiàn）象。

離子滲碳溫度一般為900～960℃，與氣體滲碳比較，離（lí）子滲碳具有（yǒu）效率高、變形小、汙染小、可處理任何形（xíng）狀的模具零件表（biǎo）麵等優點，更適合在塑料模具和衝壓模具表麵強化加工中應（yīng）用（yòng）。

1.2 火焰表麵（miàn）熱（rè）噴塗技術

熱（rè）噴塗技術是一種發展極（jí）為迅速的表麵強化新技術，它是利用（yòng）熱（rè）源（電弧、離子（zǐ）弧、火焰等）將（jiāng）噴塗材料加熱到熔融或半熔融狀態，並使其霧化，以一定的速度（dù）噴向經過預處（chù）理的基體（tǐ）表麵，依靠物理變化和化學變化，與基體結合的（de）工藝方法，此結合層，能提高模（mó）具零件的（de）耐磨、耐蝕（shí）、耐熱等性能，且操作簡便，成本較低。近年來，該項技術在模具表麵強（qiáng）化中的應用得（dé）到進一步發展和完善，廣（guǎng）州有色金屬研究院采用超音（yīn）速噴塗硬質合金工（gōng）藝，使Cr12不鏽鋼拉深（shēn）

模的壽（shòu）命提（tí）高了3～10倍。同時該技術（shù）應用在模具修複中也取（qǔ）得較大進步，如華中科技（jì）大學材料（liào）成形與模具技術國家重點實（shí）驗室的張祥林等采用超音速（sù）火焰噴塗（HVOF）技術，在Cr12MoV模具鋼表麵製備了納米結構的WC12Co金屬陶瓷塗層，測得塗（tú）層（céng）平均（jun1）剪切強度達150.8MPa，塗層（céng）的結合強度（dù）大於80 MPa，塗層硬度（dù）高於1000HV。運用HVOF技術對冷擠壓模修複（fù）後，完全（quán）能滿（mǎn）足企業的使用要求。

1.3 複合表麵電（diàn）鍍技術

電（diàn）鍍技術是一種用電化（huà）學方法（fǎ）在基體表（biǎo）麵（miàn）沉積金屬或金屬化（huà）處（chù）理的技術。電鍍（dù）硬鉻和硬鎳（niè）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，模具性能幾乎不受影響，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（réng）存在諸多問題，如：耐蝕性不（bú）高（gāo），溝槽（cáo）、深孔無法處理，使其在模具強化中的應用受到一（yī）定限製，目前隻可用於強化普通塑料模具的耐磨性（xìng），不適用於形狀複雜且耐蝕性要（yào）求高的塑料模具。

目前，複合鍍是模具行（háng）業中鍍層技術應用最有活力的領域。複合電刷鍍（dù）可強（qiáng）化模具型腔表麵，也可用於修複模（mó）具型腔（qiāng）表麵。研究（jiū）發現，在模具型腔表麵刷鍍非晶（jīng）態鍍層（0.01～0.02mm），可延長壽命0.5～1.0倍。複合鍍層中可加入微粒的品種較多，且參數調整範圍較寬，可操作性（xìng）強，充分體現出鍍層（céng）的多樣性和綜（zōng）合（hé）性。大連理工大學的（de）於同敏、劉貴昌等將Ni－P－PTFE複合鍍用於UPVC管件模（mó）具表麵強（qiáng）化，解決UPVC材料對模具表麵的腐蝕有明顯效果，達到模具成型表麵耐磨（mó）耐（nài）腐蝕等綜合（hé）性能要求，但其硬度稍（shāo）低。為此哈爾濱工業大學的範會（huì）玉在Ni－P的基（jī）礎上，將（jiāng）PTFE與SiC微粒複合，應用在玻璃纖維增強的（de）塑（sù）料成型模具中，實踐表（biǎo）明可使其壽命提高10倍左右（yòu）。

1.4 PVD、CVD、PCVD表麵鍍膜技術

鍍膜（mó）技術也就是氣相沉（chén）積技術，是將具有特（tè）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）工作零件具有優（yōu）異性能。工（gōng）業中使用頻率較高的穩定化合物主要有TiC、TiN、SiN等。

物理氣相（xiàng）沉積（PVD）是用物理（lǐ）方法使鍍（dù）膜材料汽化後在基體表（biǎo）麵沉積（jī）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（jù）有（yǒu）廣闊應用前景的新（xīn）技術，並逐漸（jiàn）向環保（bǎo）型、清潔型趨勢發展，主要用（yòng）於製造精度較高的冷作模具。江西省科學（xué）

院應用物理研究所（suǒ）的彭文屹、張德元采用多弧離子鍍膜法對20根經TiN塗層處理的（de）冷擠壓凸模進行實際使用壽命試驗，發現其壽命提高1.5倍以上；廣州有色金屬研究院的林鬆盛、代明江對物理（lǐ）氣相（xiàng）沉積硬質薄膜（mó）在工模具上的應用進行（háng）了（le）詳細（xì）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（xìng）差等缺點，對形狀複雜的模具零件表麵（miàn）進行處理存在（zài）一（yī）定限製。

化（huà）學氣相沉（chén）積（CVD）是在900～2000℃範圍內用化（huà）學（xué）方法（fǎ）使氣體在基體材料表麵發生化學反應並形成覆蓋層的實用技術。該技術（shù）沉積（jī）溫度高、塗層結合牢固，對模具零件表麵形狀幾乎沒有要求，諸如形狀複雜或帶有槽（cáo）溝及小孔的零件均可進行均勻塗覆，彌補了物（wù）理氣相沉積的相關缺陷，例如在模具表（biǎo）麵強化中經常使用的TiC塗層硬度高，耐磨性好，摩擦因數小，減摩（mó）性好，抗咬合性強，大幅度（dù）提（tí）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（biàn）形等（děng）缺陷，因（yīn）此在高精度模（mó）具的製造中此技術的使用受到一定限製。

等離子（zǐ）增強化學氣相沉積（PCVD）是（shì）利用輝（huī）光放電增強反應物化學活性，促進氣相間（jiān）的化學反應，在低溫下沉積出（chū）優質鍍層的（de）實用技術，是介於CVD和PVD之間的一種處理方法。用PCVD法將塗層鍍覆在（zài）模具工作零件表麵（miàn），經實踐證明，經濟效益非常可觀。重慶工學院的張（zhāng）葉成、張津（jīn）對PCVD技術在模具強化中的應用進行研究（jiū），發現利用PCVD技術在W18Cr4V冷擠壓模具上沉積一層TiC，比無沉積膜層（céng）的模具壽命提（tí）高10倍以上；將PCVD法用於塑料製品模具（jù）上可提高模具壽命1～4倍。北京航空航（háng）天大學的陶冶教授籌建了PCVD表麵強化技術研究實驗室，自行設（shè）計製造了試驗設備（bèi）和輔助配套設施，並及時得到了自然科學基金（jīn）的資助。項目（mù）組研製了基於PCVD複合滲鍍法（fǎ）的模具表麵強化技（jì）術，具有工藝溫度低、均鍍性好和鍍層（céng）結合力高等（děng）優點（diǎn），適用於所有高溫回火模具和部分低溫回火模具的製備，是目前（qián）唯一一種既適用於（yú）刀具強化又適用於形狀複

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

並且應用前（qián）景非常廣闊。

1.5 高能束流（liú）強（qiáng）化技術

高能束流強化技術具有非接觸、精確可（kě）控、材料適應性廣、柔性強（qiáng）、質量（liàng）優、資源節（jiē）約和環境（jìng）友好等綜合優勢，既可用於大批（pī）量高（gāo）效自動化生（shēng）產，又適用於多品種、小批量加工，甚至個性化產品（pǐn）的訂製，是（shì）模具製造業中不（bú）可缺少的重要技術（shù）。其中，離（lí）子注（zhù）入技術以其幾乎完美的強化效果在（zài）冷（lěng）作模具、熱作模具和塑（sù）料（liào）模（mó）具等領域（yù）中得到（dào）廣泛應用，其平均壽命一般可提高2～10倍。有（yǒu）重大應用價值。

2、表麵（miàn）強化技術在模具製造中的應用前景展望

根據研究，稀土元素可以強化（huà）表麵，提高滲速，淨化穩定晶界，同時改善模具零（líng）件表麵組織、物理化學性能和機械加工性能。把稀土元素應（yīng）用在（zài）複合表麵強化技術過程中，可獲得更加明顯的效果。如在Ni－Cu－P－MoS2鍍（dù）層中加入稀土，可使模（mó）具型腔麵的耐磨壽命延長近5倍。除此之外，稀土元素在（zài）化學沉積、電沉積、噴塗和激光塗（tú）覆等方麵都具有明顯的改善作用，但效（xiào）果尚不十分穩（wěn）定，可見稀土元素應用於（yú）模具製造（zào）將是今（jīn）後研究的重要方向。

隨著納米技術的飛速發展，其在提高（gāo）模具的生產率和壽命方麵（miàn）效果（guǒ）顯（xiǎn）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：複雜的模具型腔（qiāng）表麵塗層不均勻、沉積參數不明確、針對模具零件表麵強化機理未明等問題。

3、結（jié）論

模具工作零件表麵強化技術可以在一定程度上彌補目前（qián）模（mó）具材料的一些不足，並已顯現出極強（qiáng）的發展潛（qián）力，但就（jiù）目前的模具零件表麵強化技術而言，仍存在一些不足，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技術在模具製造過程中的應用。

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