模具零件有幾種表面處理工藝強化技術?大家知道，表面處理在模具中的應用是提高模具質量和使用壽命，降低成本的最有途徑。通過采用不同的表面處理技術，隻改變模具表層的成分、組織、性能，從而大幅地改善和提高模具的表面性能，如硬度、耐磨性、摩擦性能、脫模性能、隔熱性能、耐腐蝕和高溫抗氧化性能、提高型腔表面抗擦傷能力、脫模能力、抗咬合等特殊性能，數倍、幾十倍地提高模具使用壽命。這對于提高模具質量，大幅度降低生産成本，提高生産效率和充分發揮模具材料的潛能都具有重要意義。

在模具零配件中使用的表面處理工藝多達幾十種，主要可以歸納為物理表面處理法、化學表面處理法和表面鍍覆層處理法。接下來長沙博潤介紹下模具零件幾種表面處理工藝：

1、滲碳表面化學熱處理

滲碳工藝是一種較常使用(80%以上)的模具表面強化技術，該工藝主要針對塑料模具型腔的表面強化。經滲碳處理後的模具工作零件，可達到“外硬内韌”的效果，即工作零件表面獲得硬度、耐磨性、疲勞強度等性能的提升，而心部仍保持原來的塑韌性、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℃)，尤其是離子滲碳溫度可達1100℃，且滲碳後還需進行相應的熱處理，從而導緻模具變形的可能性加大，因此，高精度塑料模具不建議采用該項技術。

氣體滲碳溫度一般為920-950℃，經試驗綜合評定：滲碳層表面最合理的含碳量為w(C)0.85%-0.95%，滲層由外向内碳質量分數梯度應均勻平緩，淬火組織中不允許有粗條狀馬氏體，過多殘餘奧氏體、網狀碳化物和黑色屈氏體。過高的碳質量分數易使模具零件組織中出現網狀碳化物等惡性組織，影響模具質量和壽命，在後續加工過程中易出現應力集中，産生龜裂等現象。

離子滲碳溫度一般為900-960℃，與氣體滲碳比較，離子滲碳具有效率高、變形小、污染小、可處理任何形狀的模具零件表面等優點，更适合在塑料模具和沖壓模具表面強化加工中應用。

2、火焰表面熱噴塗技術

熱噴塗技術是一種發展極為迅速的表面強化新技術，它是利用熱源(電弧、離子弧、火焰等)将噴塗材料加熱到熔融或半熔融狀态，并使其霧化，以一定的速度噴向經過預處理的基體表面，依靠物理變化和化學變化，與基體結合的工藝方法，此結合層，能提高模具零件的耐磨、耐蝕、耐熱等性能，且操作簡便，成本較低。

近年來，該項技術在模具表面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合金工藝，使Cr12不鏽鋼拉深模的壽命提高了3-10倍。同時，該技術應用在模具修複中也取得較大進步，如華中科技大學材料成形與模具技術國家重點實驗室采用超音速火焰噴塗(HVOF)技術，在Cr12MoV模具鋼表面制備了納米結構的WC12Co金屬陶瓷塗層，測得塗層平均剪切強度達150.8MPa，塗層的結合強度大于80MPa，塗層硬度高于1000HV。運用HVOF技術對冷擠壓模修複後，完全能滿足企業的使用要求。

3、複合表面電鍍技術

電鍍技術是一種用電化學方法在基體表面沉積金屬或金屬化處理的技術。

電鍍硬鉻和硬鎳是我國塑料模具表面處理的傳統技術，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，電鍍層的表面粗糙度較低，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制，目前隻可用于強化普通塑料模具的耐磨性，不适用于形狀複雜且耐蝕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最有活力的領域。複合電刷鍍可強化模具型腔表面，也可用于修複模具型腔表面。研究發現，在模具型腔表面刷鍍非晶态鍍層(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，可操作性強，充分體現出鍍層的多樣性和綜合性。

大連理工大學将Ni-P-PTFE複合鍍用于UPVC管件模具表面強化，解決UPVC材料對模具表面的腐蝕有明顯效果，達到模具成型表面耐磨耐腐蝕等綜合性能要求，但其硬度稍低。為此，哈爾濱工業大學的範會玉在Ni-P的基礎上，将PTFE與SiC微粒複合，應用在玻璃纖維增強的塑料成型模具中，實踐表明可使其壽命提高10倍左右。

4、PVD、CVD、PCVD表面鍍膜技術

鍍膜技術也就是氣相沉積技術，是将具有特殊性能的穩定化合物沉積于模具工作零件表面，形成超硬鍍膜，使模具工作零件具有優異性能。工業中使用頻率較高的穩定化合物主要有TiC、TiN、SiN等。

物理氣相沉積(PVD)是用物理方法使鍍膜材料汽化後在基體表面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景的新技術，并逐漸向環保型、清潔型趨勢發展，主要用于制造精度較高的冷作模具。

江西省科學院應用物理研究所采用多弧離子鍍膜法對20根經TiN塗層處理的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法也存在着諸如繞鍍性差等缺點，對形狀複雜的模具零件表面進行處理存在一定限制。

化學氣相沉積(CVD)是在900-2000℃範圍内用化學方法使氣體在基體材料表面發生化學反應并形成覆蓋層的實用技術。該技術沉積溫度高、塗層結合牢固，對模具零件表面形狀幾乎沒有要求，諸如形狀複雜或帶有槽溝及小孔的零件均可進行均勻塗覆，彌補了物理氣相沉積的相關缺陷，例如，在模具表面強化中經常使用的TiC塗層硬度高，耐磨性好，摩擦因數小，減摩性好，抗咬合性強，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，會導緻較大變形等缺陷，因此，在高精度模具的制造中，此技術的使用受到一定限制。

等離子增強化學氣相沉積(PCVD)，是利用輝光放電增強反應物化學活性，促進氣相間的化學反應，在低溫下沉積出優質鍍層的實用技術，是介于CVD和PVD之間的一種處理方法。用PCVD法将塗層鍍覆在模具工作零件表面，經實踐證明，經濟效益非常可觀。

重慶工學院對PCVD技術在模具強化中的應用進行了研究，發現利用PCVD技術在W18Cr4V冷擠壓模具上沉積一層TiC，比無沉積膜層的模具壽命提高10倍以上;将PCVD法用于塑料制品模具上可提高模具壽命1-4倍。

北京航空航天大學的陶冶教授籌建了PCVD表面強化技術研究實驗室，自行設計制造了試驗設備和輔助配套設施，項目組研制了基于PCVD複合滲鍍法的模具表面強化技術，具有工藝溫度低、均鍍性好和鍍層結合力高等優點，适用于所有高溫回火模具和部分低溫回火模具的制備，是目前唯一一種既适用于刀具強化又适用于形狀複雜的模具表面強化的氣相沉積表面強化技術。

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，并且應用前景非常廣闊。

5、高能束流強化技術

高能束流強化技術具有非接觸、精确可控、材料适應性廣、柔性強、質量優、資源節約和環境友好等綜合優勢，既可用于大批量高效自動化生産，又适用于多品種、小批量加工，甚至個性化産品的訂制，是模具制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美的強化效果在冷作模具、熱作模具和塑料模具等領域中得到廣泛應用，其平均壽命一般可提高2-10倍，有重大應用價值。

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