模具（jù）製造中的表麵強化技術是指模具工作零件（jiàn）表麵經預處理後，通過單一或複合表（biǎo）麵技術處理，使模具工作零件（jiàn）獲得所需表（biǎo）麵或綜（zōng）合性能的專業強化技術。該技術的功能性、環保性和增效性等優（yōu）勢在模具製（zhì）造成本、模具質量和模具壽命等方麵（miàn）起著尤為重要的作用。在生產中，綜（zōng）合考慮該技術的特點、模具工作條件和生（shēng）產的經濟性等因素，選擇眾因素的最（zuì）佳匹（pǐ）配點，可顯著改善模具壽命、質量，獲取突出的經濟（jì）效益。

1、表（biǎo）麵強（qiáng）化技術在模具製造中的應用現狀

1.1 滲碳表麵化（huà）學熱處理（lǐ）

滲碳工藝是一種較常使用（80%以上（shàng））的模具表麵強化技術，該工藝（yì）主要針對塑料模具型腔的表麵強化。經滲碳處理後的模具工作零件，可達到“外（wài）硬內韌”的效果，即工作零件表麵（miàn）獲得硬度、

耐磨性、疲勞強度等性能的提升（shēng），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（néng）的要求。具有（yǒu）滲速快、滲層深、成本低，且滲層和基體零件（jiàn）之間具（jù）有較完美的結合性（xìng）能，

結（jié）合層之間實現平穩過渡。但操作溫度較高（900～950℃），尤其是（shì）離（lí）子滲碳溫度可達1100℃，且滲碳（tàn）後還需進（jìn）行（háng）相應的熱處理，從而導致模具（jù）變形的可能（néng）性加大，因此高精度塑料模具不建議采用該項技術。

氣體（tǐ）滲碳溫度一般為920～950℃，經王榮濱試驗綜合評定：滲碳層表麵最合（hé）理（lǐ）的（de）含碳量為ｗ（Ｃ）0.85％～0.95％，滲（shèn）層（céng）由外向內碳質量分數梯度應均勻平緩，淬火（huǒ）組織中不允許有粗（cū）條狀馬氏體，過多殘奧，網狀碳化（huà）物和黑（hēi）色屈氏體。過高的碳質量分數易使模具零件（jiàn）組織中出現網狀碳化物等惡性組織，影響模具（jù）質量和壽命，在後續加工過（guò）程中易出現應（yīng）力（lì）集中，產生龜裂等現象。

離子滲碳溫（wēn）度一般為900～960℃，與氣體滲碳比較，離子（zǐ）滲（shèn）碳具有效率高、變形小（xiǎo）、汙染小、可處理任何形狀的模具零件表麵等優點，更適合在塑料模具和衝壓模（mó）具表麵強化加工中應用。

1.2 火焰表麵熱噴塗技術

熱噴塗技術是一種發展極（jí）為迅速（sù）的表麵強化新技術，它是利（lì）用熱源（電弧（hú）、離子弧、火焰等）將（jiāng）噴塗材（cái）料加熱到熔融或半熔融狀態，並使其霧化，以一定的速度噴（pēn）向經過預處理的基體表麵，依靠（kào）物理（lǐ）變化和化學變化，與基體結合的工藝方法（fǎ），此結合層，能提（tí）高模具零件的耐磨、耐蝕、耐熱等（děng）性能，且操作簡便，成本較低。近年來，該項技術在模具表（biǎo）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合金工藝，使Cr12不（bú）鏽鋼拉深

模的壽命提高（gāo）了3～10倍（bèi）。同時該（gāi）技術應用在模具修複（fù）中也取得較大進步，如華中科技大學材料成形與模（mó）具技（jì）術國家重點實驗室的張（zhāng）祥林等采用超音速火焰噴塗（HVOF）技（jì）術，在Cr12MoV模具（jù）鋼表麵製備了納米結構（gòu）的（de）WC12Co金屬陶瓷（cí）塗層（céng），測得塗層平均剪切強度達150.8MPa，塗層的（de）結合強度大（dà）於80 MPa，塗層硬（yìng）度高於1000HV。運用HVOF技術對冷擠壓模修（xiū）複後，完（wán）全能（néng）滿足企業的使用要求。

1.3 複（fù）合表麵電（diàn）鍍技術

電鍍技術是一種用電化學方法在基體表麵（miàn）沉積金屬或金屬化（huà）處理的技術（shù）。電鍍（dù）硬鉻（gè）和硬（yìng）鎳是我（wǒ）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（xìng）能幾乎不受影響，也不會出現嚴重變形，

同時（shí）電鍍層的表麵粗糙度較低（dī），硬（yìng）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（lǐ），使其在模具強化中（zhōng）的應用受到一定限製，目前隻（zhī）可用於強化普通塑料模具的耐磨性，不適用於形狀複雜且（qiě）耐蝕性要求高的塑料模具。

目前，複合鍍是（shì）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麵，也可用於修複模具型腔表麵。研究（jiū）發現，在模具型腔表麵刷（shuā）鍍非（fēi）晶態鍍層（0.01～0.02mm），可延長壽命0.5～1.0倍。複合鍍層中可加（jiā）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（xué）的於同敏、劉貴昌等將Ni－P－PTFE複合鍍用於UPVC管件模具表麵強化，解決UPVC材料對模具表麵的腐蝕有明顯效果，達到模具（jù）成型表麵耐磨（mó）耐腐蝕（shí）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（chǔ）上，將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（qí）壽命提高10倍左右（yòu）。

1.4 PVD、CVD、PCVD表（biǎo）麵鍍膜技術

鍍膜技術也就（jiù）是氣相（xiàng）沉積技術，是將具有特殊性能的穩定化合物沉（chén）積於（yú）模具工作零件表麵，形成超硬鍍膜，使模具工作（zuò）零（líng）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（shǐ）鍍膜材（cái）料汽化後在基體表麵沉積成覆蓋層的實用技（jì）術（shù）。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，並（bìng）逐漸向環保型、清潔型趨勢發展，主要用於製造精度較（jiào）高的冷作模具。江西省科學（xué）

院應用物理研究所的彭文屹、張德元采用多（duō）弧離子鍍膜法對20根經TiN塗層處理的冷擠（jǐ）壓凸模進行實際使用壽命試驗，發現其壽命提高1.5倍以（yǐ）上；廣州有色金屬研究院的林鬆盛、代（dài）明江（jiāng）對物理氣相沉積硬質（zhì）薄（báo）膜在（zài）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（zhì）量。但是（shì）PVD法也存在著諸如繞鍍性差等缺（quē）點（diǎn），對形狀複雜的（de）模具零件表（biǎo）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（nèi）用化（huà）學方法使氣體在基體材料（liào）表麵發生化學反應並（bìng）形成（chéng）覆蓋層的實用（yòng）技術（shù）。該技術沉積溫度高（gāo）、塗層（céng）結合牢（láo）固，對模具零件（jiàn）表麵形狀幾乎沒有要（yào）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，例如在模具表麵強化中經常使用的TiC塗層硬度高，耐磨性好（hǎo），摩擦因數小，減摩性好，抗咬合性（xìng）強，大幅度（dù）提高（gāo）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（lǐ），會導致較大變形等缺陷，因此在高精度（dù）模具的製造中此技術的使用受到一定限製。

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（cù）進氣相間的化學反應，在低溫下沉積（jī）出優質（zhì）鍍層的實用技術，是介於CVD和PVD之間的一種處理（lǐ）方法。用PCVD法將塗層鍍覆在模具工作零件表麵，經實踐（jiàn）證明，經濟（jì）效益非常可觀。重慶（qìng）工學院的張葉成、張津對PCVD技術在模具強化中的應用進行研究，發現利用PCVD技術在W18Cr4V冷擠壓（yā）模具上沉積一層TiC，比無沉積膜（mó）層的模（mó）具壽命提高10倍以上；將PCVD法用於塑料製（zhì）品模（mó）具上可（kě）提高模具壽命1～4倍。北京航空航天大學的（de）陶冶教授籌（chóu）建了PCVD表麵強化（huà）技術研究實驗室，自行設（shè）計（jì）製（zhì）造了試（shì）驗設備（bèi）和（hé）輔助配套設施，並及（jí）時得（dé）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，具有工藝溫（wēn）度低、均鍍性好（hǎo）和鍍（dù）層結（jié）合力高等優點，適用於所有高溫回火模具和部（bù）分低溫回火模具的製備，是目前唯一一種（zhǒng）既適用（yòng）於刀（dāo）具強化（huà）又適用於形狀複

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

並且應用前景非常廣闊。

1.5 高能（néng）束流強（qiáng）化技術

高能束流強化技術具有非接（jiē）觸、精確可控、材料適應性廣、柔性強、質量優、資源節約和環（huán）境友好等綜（zōng）合優勢，既可用於大批（pī）量高效自動化生產，又適用於多品（pǐn）種、小批量（liàng）加工，甚至個（gè）性化產品（pǐn）的訂（dìng）製，是模（mó）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美的強化（huà）效果在冷作模具、熱作模具和塑料模具等領域中得（dé）到廣泛應用，其平均壽命一般可提高（gāo）2～10倍（bèi）。有重大應用價（jià）值。

2、表麵強化技術在模具製造（zào）中的應用前景展望

根據研究，稀土元素可以強化表麵，提高滲速，淨化（huà）穩定晶界，同（tóng）時改善模具零（líng）件表麵組織、物理化學性能和機械加工性（xìng）能。把（bǎ）稀土元素應用在複合表麵強化技術過（guò）程中，可獲得更加明顯的效果。如在Ni－Cu－P－MoS2鍍層中加入（rù）稀土，可使模具型腔麵的耐磨壽命延（yán）長近5倍。除此之（zhī）外，稀土元素在化學沉積、電沉積（jī）、噴塗和激光塗覆等方麵都具有明顯的改善作用，但（dàn）效果尚不十（shí）分穩定，可見（jiàn）稀土元素應用於模具製造將是今後研究的重要方向。

隨著（zhe）納（nà）米技術的飛速發展，其在提高模（mó）具的生產率和壽命方麵（miàn）效（xiào）果顯著（zhe）。但該技術還存在許多不完善的地方，尚有許多工作（zuò）要做（zuò），如：複雜的模具型腔表麵塗層不均勻（yún）、沉（chén）積參數不明確、針（zhēn）對模具零件表麵強化機理未明等問題。

3、結論（lùn）

模具工作零件表麵強化技術可以（yǐ）在一定程度上（shàng）彌補目前（qián）模具材料的一些不足，並已顯現出極強的發展潛力，但就目前的模具零件表（biǎo）麵（miàn）強化技術而（ér）言，仍存在一些不足（zú），其應用也受到一定限製，隻要注（zhù）重研究開發，一（yī）定會加快和完善表麵強化技術在模（mó）具製造過程中的應用。

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文章關鍵詞：注塑模具工作零件表麵強化技術應用研究