模具製造中的表麵強化技術（shù）是指模具工（gōng）作零件表麵經預處理後，通過單一或（huò）複合表麵技術處理（lǐ），使模具工作零件獲得所需表（biǎo）麵或綜合（hé）性能的專業強（qiáng）化技術。該技術的功能性、環保性和增效性等優勢在模具（jù）製造成本、模具質量和模具壽（shòu）命等方麵起著尤為重（chóng）要（yào）的作（zuò）用（yòng）。在生產中，綜合考慮該技術的特點、模具工作（zuò）條件（jiàn）和生（shēng）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，獲取突出的（de）經濟效益。

1、表麵強化技術在模具製造中的（de）應用現狀

1.1 滲（shèn）碳表麵化學熱處理

滲碳工藝是一種較常使用（yòng）（80%以上）的模具表麵強化（huà）技術，該工藝主（zhǔ）要針對塑料模具（jù）型（xíng）腔的表麵強化。經滲碳處理後的模具工作零（líng）件，可達到“外硬內（nèi）韌”的效果，即工作零件表麵獲得（dé）硬度、

耐磨性（xìng）、疲（pí）勞強度等（děng）性能的提升，而心部仍保持（chí）原來的塑韌性（xìng）、強度，符合對模具工作零（líng）件使用性能的要求。具有滲速快、滲層深（shēn）、成本低，且（qiě）滲層和基體（tǐ）零件之間具有較完美的結（jié）合性能，

結合層之間實現平穩過渡。但操作溫度較高（900～950℃），尤（yóu）其是離子滲碳溫度可達（dá）1100℃，且滲碳後還需進行相應的熱處理（lǐ），從而導致模具（jù）變形的可能性加大，因此（cǐ）高（gāo）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℃，經王榮濱試驗綜合評定：滲碳層表麵最合理（lǐ）的含碳量為ｗ（Ｃ）0.85％～0.95％，滲層由外向內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（cán）奧，網狀碳（tàn）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（è）性組（zǔ）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，產生龜裂（liè）等現象。

離子（zǐ）滲碳溫度一般（bān）為900～960℃，與氣體滲碳比較，離（lí）子滲碳具有效率高、變形小、汙染小、可處理任何形狀的模具零件表麵等優點（diǎn），更（gèng）適合在塑料（liào）模具和衝壓模具表麵強化加工（gōng）中應（yīng）用。

1.2 火（huǒ）焰表麵熱噴塗技術（shù）

熱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（yàn）等）將噴塗材料加（jiā）熱到熔融（róng）或半熔融狀態，並使其霧化（huà），以一定的速度（dù）噴向經過（guò）預處理的基體表麵，依靠物理變化和化學變化，與基體結合的工藝（yì）方法（fǎ），此結合層，能提高模具零件的耐（nài）磨、耐蝕、耐熱等性能，且操作簡便，成本較低。近年（nián）來（lái），該項技（jì）術在模具表（biǎo）麵強化中（zhōng）的應用得到進一步發展（zhǎn）和完（wán）善，廣州有（yǒu）色金屬研究院采用超音速噴塗硬（yìng）質合金工藝，使Cr12不鏽鋼拉（lā）深

模的壽命提高（gāo）了（le）3～10倍。同（tóng）時該（gāi）技（jì）術（shù）應用在模具修複中（zhōng）也取得較大進步，如華（huá）中科技大學材料成（chéng）形與（yǔ）模具（jù）技術國家重點（diǎn）實驗室的張祥林（lín）等采用超音速火焰噴塗（HVOF）技術（shù），在Cr12MoV模具鋼表麵製備（bèi）了納米結構（gòu）的WC12Co金屬陶瓷塗層，測得塗（tú）層平均剪切強度達150.8MPa，塗層的結合強度大於80 MPa，塗層硬度高於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。

1.3 複合表麵（miàn）電鍍（dù）技（jì）術

電（diàn）鍍（dù）技術是一種（zhǒng）用電化學方法在基體表麵沉積金屬或金（jīn）屬化處理的技術。電鍍硬鉻（gè）和硬鎳是我國塑料模具表麵處理的傳統技術（shù）。該技術在近（jìn）室（shì）溫下進行，模（mó）具性（xìng）能幾（jǐ）乎不受影響，也不會出現嚴（yán）重（chóng）變形，

同時電鍍層的表麵粗糙度較低，硬度升高（gāo）為800HV。但仍存在諸多問題，如：耐蝕性不高，溝（gōu）槽、深孔（kǒng）無法處理，使其在模（mó）具強化中的應用受到（dào）一定限製，目前隻可用於強化普通塑料模具的（de）耐磨性，不適用於形（xíng）狀複雜且耐蝕性要求高的塑料模具（jù）。

目前，複合鍍是模具行業中鍍層（céng）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（xiū）複模（mó）具型腔表麵。研究發現（xiàn），在模具型腔表麵刷鍍（dù）非晶態鍍層（0.01～0.02mm），可延長壽命0.5～1.0倍。複合鍍層中可加入微粒的品種（zhǒng）較多，且參數調整範（fàn）圍較寬，可操作性強，充分體現出鍍層的多（duō）樣性和綜合（hé）性。大連理工大學（xué）的於同敏、劉貴昌等將Ni－P－PTFE複合鍍（dù）用於UPVC管件模具表麵強化，解決UPVC材料對模具表麵的腐（fǔ）蝕有明（míng）顯效果，達到模具成型表（biǎo）麵耐磨耐腐蝕（shí）等綜合性能（néng）要求，但其硬度稍低。為此哈爾濱工業大學的範會玉（yù）在Ni－P的基礎上，將PTFE與SiC微粒複合，應用（yòng）在玻璃纖維增強的塑料成型模（mó）具中，實踐表明可使其壽命（mìng）提高10倍左右。

1.4 PVD、CVD、PCVD表麵鍍膜技術

鍍膜技術也就是氣相沉積技術（shù），是將具有特殊性（xìng）能的穩定化合物沉積於模具工作零件表麵，形成超硬鍍膜，使模具工作零件具有優異性能。工（gōng）業中使（shǐ）用頻率較高的穩（wěn）定（dìng）化合物主要有TiC、TiN、SiN等（děng）。

物理氣相沉積（PVD）是用物理（lǐ）方法使鍍膜材料汽化後在基體表麵沉積成（chéng）覆蓋層（céng）的實用技術。該技術在20世（shì）紀初開始應用，在最近（jìn）30年發展迅速，成為了一門具有廣闊應用（yòng）前景（jǐng）的新技術，並逐漸向環保型、清潔型趨勢發展，主要用於製造精度較高的冷作模具（jù）。江西省科學

院應用物理研究所的彭文屹、張德元采用（yòng）多弧離（lí）子鍍膜法對（duì）20根經TiN塗層處（chù）理的冷擠壓凸模進行實際使用壽命（mìng）試驗，發（fā）現其壽（shòu）命（mìng）提高1.5倍以上；廣（guǎng）州有色金屬研究院（yuàn）的林鬆盛、代明江對物理氣相沉（chén）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（néng）明顯提高模具的使（shǐ）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缺點，對（duì）形狀複雜的（de）模具零件表麵進行處理存在一（yī）定限製。

化學氣相沉（chén）積（CVD）是在900～2000℃範圍內用（yòng）化學方法使氣體（tǐ）在基體材料表麵發生化學反應並形成覆蓋層的實用技術。該技術沉積（jī）溫度高、塗層結（jié）合牢固，對模具零件表麵形狀幾乎沒有要求，諸如形狀（zhuàng）複雜或帶有槽溝及小孔的零件均可進（jìn）行均勻塗覆，彌補了物理氣相沉積的相關（guān）缺陷，例如在模（mó）具表麵強化中經常（cháng）使用（yòng）的TiC塗層硬度高，耐磨性好，摩擦因數（shù）小，減摩性好，抗咬合性強，大（dà）幅度提高模具的（de）使用（yòng）壽命。但CVD法存在處理溫度高，仍需進行淬火處理，會導（dǎo）致較大變形等（děng）缺陷，因此在（zài）高精（jīng）度模（mó）具的製造中此技術的使用受到一定限製。

等離子增（zēng）強（qiáng）化學氣（qì）相沉積（PCVD）是利用（yòng）輝光放電（diàn）增強（qiáng）反應物化（huà）學活性，促進氣（qì）相間的化學反應（yīng），在低溫下沉積出優質鍍層的實用技術，是介（jiè）於CVD和PVD之間的一種處理方法。用PCVD法將（jiāng）塗層鍍覆在模具工作零件表麵，經實踐證明，經濟效益非常可觀。重慶（qìng）工學院的張（zhāng）葉成、張津對PCVD技術（shù）在模具強化中的（de）應用（yòng）進行研究，發現利用PCVD技術在W18Cr4V冷擠壓模（mó）具上沉（chén）積一層TiC，比無沉積膜層的模（mó）具壽命提高10倍以上；將PCVD法用於塑料（liào）製品模具上可提高（gāo）模具壽命1～4倍。北京航空航天大學的陶冶教授籌（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輔（fǔ）助配套設施，並及時得到了自然科學基金的資助。項目（mù）組研製了基於PCVD複合滲鍍法的模（mó）具表麵強化（huà）技術，具有工藝溫度低、均鍍性好和鍍層結合力高等優點，適用於所有高溫回火模具和部分低溫回（huí）火模具的製備，是目前唯一一種既適用於刀具強化又（yòu）適用於形（xíng）狀複

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

並且應用前景非常廣闊。

1.5 高能（néng）束流強化技術

高能束流強化（huà）技術具有非接觸、精確可控、材料（liào）適（shì）應性廣、柔性強、質量優、資源節約和環境友好等綜合優勢，既可用於大批量高效自（zì）動化生產，又適用於（yú）多品種、小批量加工，甚至個性化產品的（de）訂製，是模具製造業中不可缺少的重要技術。其中（zhōng），離（lí）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（yīng）用，其平均壽命一般可提高（gāo）2～10倍。有重大應用價值。

2、表麵強化技術在（zài）模（mó）具製造中（zhōng）的應用前景（jǐng）展望

根據（jù）研究，稀（xī）土元素可以強化表麵，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（hé）機械加工性能（néng）。把稀土元素應用在複合表麵強化技術過程中，可獲得更（gèng）加明顯的效果。如在Ni－Cu－P－MoS2鍍層中加入稀（xī）土，可使模具型腔麵的耐磨壽命延長近5倍（bèi）。除此（cǐ）之外，稀土（tǔ）元素在化學沉（chén）積、電沉積、噴塗和激光塗覆等方麵都具（jù）有明顯的改善（shàn）作用，但效果尚不十分穩定，可見稀土元素應用於模具製造將是今後研究（jiū）的重要方向。

隨著納米技術的（de）飛速發展，其在提高模（mó）具的生產率和（hé）壽命方麵效（xiào）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：複雜的模具型腔表麵塗層不均勻（yún）、沉（chén）積參數不明確、針對模具零（líng）件表麵強（qiáng）化機理未明等（děng）問題。

3、結論

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）模具材料的（de）一些不足，並已顯現出極（jí）強的發展潛力，但（dàn）就目前的模具零（líng）件表（biǎo）麵強化技（jì）術而言，仍存在一些不足，其應用也受到一定限製，隻（zhī）要注重研究開發，一（yī）定會加快和完善表麵強化技術在模具（jù）製造過程中的應用。

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文章關鍵詞：注塑（sù）模具工作零（líng）件表麵強化技術應用研究