模具製造中的表麵（miàn）強化技術是指（zhǐ）模（mó）具工作零件表麵經預處理後，通過單（dān）一或複合表麵技術（shù）處理，使模具工作（zuò）零件（jiàn）獲得所需（xū）表麵或綜合性能的專業強化技術。該技術的功能性、環保性和（hé）增效性（xìng）等優勢在模（mó）具製造成本（běn）、模（mó）具質量和模具壽命等方（fāng）麵起著尤為重（chóng）要的（de）作用。在生產中，綜合考慮該技術的特點、模具工作（zuò）條件和生產的經濟性等因素，選擇眾因素的最佳匹（pǐ）配點，可顯著改善（shàn）模具壽命、質量，獲取突出的經濟（jì）效益。

1、表麵強（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

滲碳工藝是一種較常使用（80%以上）的模具表麵強化技術（shù），該工藝（yì）主要針對（duì）塑料模具（jù）型腔（qiāng）的表麵強化。經滲碳處理後的（de）模具工作零件，可達到“外硬內韌”的效果，即工作零（líng）件表麵（miàn）獲（huò）得硬度、

耐磨性、疲勞強（qiáng）度等性能的提升（shēng），而心部（bù）仍保（bǎo）持原來的（de）塑韌性、強度，符合對模具工作（zuò）零件使用性（xìng）能的要求。具有滲速快、滲層深、成本低，且滲層和基體零件（jiàn）之間具有較完美的結合性能，

結合層之間實現（xiàn）平（píng）穩（wěn）過渡。但操（cāo）作溫度較（jiào）高（900～950℃），尤（yóu）其是離子滲碳（tàn）溫度可達1100℃，且滲（shèn）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，因此高精度（dù）塑料模具不建議采用該項技術。

氣體滲碳（tàn）溫度一般為920～950℃，經王（wáng）榮（róng）濱（bīn）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（wài）向內碳質量分（fèn）數（shù）梯度應均勻平（píng）緩，淬火組織中不（bú）允許有粗條狀馬氏體，過（guò）多（duō）殘奧，網狀碳化物和黑色屈氏（shì）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（děng）惡（è）性組織，影響模具質量和壽命，在後續（xù）加工過程中易出現應（yīng）力集中，產生龜裂等現象。

離子滲（shèn）碳溫（wēn）度一（yī）般為900～960℃，與氣體滲碳比較，離子滲碳具有效率高、變形小（xiǎo）、汙染小、可處理任何形狀的模（mó）具零件表麵等優點，更適合在塑料模具（jù）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

熱噴塗技術是一種發展極為迅速的表麵強化新（xīn）技術，它是利（lì）用熱（rè）源（電弧、離子弧、火焰等）將噴塗材料加熱到熔融（róng）或（huò）半熔融狀態，並使其霧化，以一定的速度噴向（xiàng）經過預（yù）處理的基體表麵，依靠物理變化和（hé）化學變化，與基體結合的工藝方法，此結合層，能提高（gāo）模具（jù）零件的耐磨、耐蝕（shí）、耐（nài）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（miàn）強化中（zhōng）的應用得到進一步發（fā）展和完善，廣州有色金屬研究院采用超音速噴塗硬（yìng）質合金工藝（yì），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（zài）模（mó）具修複中也取得較大進步，如華中科技大學材料成形（xíng）與模具（jù）技（jì）術國家重點實驗室的張祥林等采用超音速火（huǒ）焰噴（pēn）塗（HVOF）技術（shù），在Cr12MoV模具鋼表麵製備（bèi）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，塗層的結合強度大於80 MPa，塗層硬度高於1000HV。運用（yòng）HVOF技術對冷擠壓模修（xiū）複後（hòu），完全能滿足企業的使用要求。

1.3 複合表麵電（diàn）鍍（dù）技術

電鍍技術是一種用電化學（xué）方法在基體表麵沉積金（jīn）屬或金屬（shǔ）化處理（lǐ）的技術。電鍍硬鉻和硬鎳是我國（guó）塑料模具表麵處理的（de）傳統技術。該技術在近（jìn）室溫下進行，模具性能幾乎不受影響（xiǎng），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（gāo）為（wéi）800HV。但仍存在諸多問題，如：耐蝕性不高，溝槽、深孔（kǒng）無（wú）法處理，使其在模具強化中的應（yīng）用受到一定限製（zhì），目前隻可用於強化普（pǔ）通塑料模具（jù）的耐磨性，不適用於形（xíng）狀複雜且耐蝕性要求高的（de）塑料模具。

目前，複合鍍是模具行業中鍍層技術應用最有活（huó）力的（de）領域。複合電（diàn）刷鍍可強（qiáng）化模具型腔表麵，也可用於修複模具型（xíng）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（wéi）較寬，可（kě）操作性強，充分體現出鍍層的多樣性和綜合性。大連理工大學的於同敏、劉貴（guì）昌等將Ni－P－PTFE複合鍍用於UPVC管（guǎn）件模具表麵強化（huà），解決UPVC材料對模具表（biǎo）麵的腐蝕有明顯效果，達到模具成型表麵耐磨耐腐蝕等綜合性能要求，但其硬度稍低（dī）。為此哈爾濱工業大學的範會（huì）玉在Ni－P的基礎上，將PTFE與SiC微粒複合，應用在玻璃纖維增強的塑料成型模具（jù）中，實（shí）踐表明可使其壽命提高10倍左右。

1.4 PVD、CVD、PCVD表麵鍍膜技術

鍍膜技術（shù）也就是氣相沉積（jī）技術，是將具有特殊性能的穩定（dìng）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（néng）。工業中使用頻率（lǜ）較高的穩定化合物主要有TiC、TiN、SiN等。

物（wù）理氣相沉積（PVD）是用物理方法使鍍膜材料汽化後在基體表麵沉積成覆蓋層的實用技術（shù）。該技術在20世紀初開始應用，在最（zuì）近30年（nián）發展迅（xùn）速，成為了（le）一門具有廣闊應用前景的新技（jì）術，並逐漸向環（huán）保（bǎo）型、清（qīng）潔型趨勢發展，主要（yào）用於製造精度（dù）較高的冷作模具。江西省科學

院應用物理研究所的彭文屹、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（duì）物理氣相沉積硬質薄膜在工模具上的應用（yòng）進行（háng）了詳細（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差等缺點，對形狀複雜的（de）模具零件表麵進行（háng）處理存在一定限（xiàn）製（zhì）。

化學氣相沉（chén）積（CVD）是在900～2000℃範（fàn）圍內用化學方法使（shǐ）氣體在基體材料表麵發生化學反（fǎn）應並形成（chéng）覆蓋層（céng）的實用技術。該技術沉積溫度高、塗層結合牢固，對模具零件表麵形狀幾乎沒有要（yào）求，諸如形狀複（fù）雜或帶有槽溝及小孔的零件均可（kě）進行均勻塗覆，彌補了物理氣相沉積的相關缺陷，例如在模（mó）具表麵強化（huà）中經常使用的TiC塗層硬度（dù）高，耐磨性好，摩擦因數小，減摩性（xìng）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（dù）高，仍需進行（háng）淬火處理，會導致較大變形（xíng）等缺陷，因此在高精度模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）是利用輝光放電增強反應物（wù）化學（xué）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（shí）用技術（shù），是介於CVD和PVD之間的一種處理方法。用PCVD法將塗層鍍覆在模（mó）具工作零件表麵，經實踐證明，經濟效益非（fēi）常可觀。重（chóng）慶工學院的張葉成、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冷擠壓模具上沉積一層TiC，比（bǐ）無沉積膜層的模具壽命提高10倍以上；將（jiāng）PCVD法用於塑料製品模具上可提高模具（jù）壽（shòu）命1～4倍。北京航空航天大學的陶冶（yě）教授籌建了PCVD表麵（miàn）強化技術研究實驗室，自行設計製造了試驗設備和輔助配套設施，並及時得到了自（zì）然科學基金的資（zī）助。項目（mù）組（zǔ）研製了基於PCVD複（fù）合滲鍍法的模具表麵強化（huà）技術，具有工藝溫度低（dī）、均鍍性好和鍍層結合力高等優（yōu）點，適用於所有（yǒu）高溫回火模具和部分低溫回火模具的製備，是目前（qián）唯一一種既適用於刀具強化又適用（yòng）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中的應用已經有（yǒu）所（suǒ）成就（jiù），

並且應用前景非常廣闊。

1.5 高能束流強化技術

高能束流強化技術具有（yǒu）非接觸、精確可控、材料適應性廣、柔性強、質量優（yōu）、資源節約和環境友好等綜合優勢，既可用（yòng）於大批量高效自動化（huà）生產，又（yòu）適用於多品種、小批（pī）量加工，甚至個性化產品的訂製，是模具製造業（yè）中不可缺少的重要技術。其中，離子注入技術以其幾（jǐ）乎完美的強化效果在冷（lěng）作模具（jù）、熱作模具和（hé）塑料模具等領（lǐng）域中得到廣泛（fàn）應用，其平均壽命一般可提（tí）高2～10倍。有重大應用價值（zhí）。

2、表麵強化技術在模具製造中（zhōng）的應用（yòng）前景展望

根（gēn）據研究，稀土元素（sù）可以強化表麵，提高滲速，淨化穩定晶界（jiè），同時改善模具零件表麵組織、物理化（huà）學性（xìng）能和機械加工性能。把稀土元（yuán）素應（yīng）用在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鍍層中加入稀土，可使模具型腔麵的耐磨壽命延長近5倍（bèi）。除此之外，稀土元素在化學沉積、電沉積、噴塗和激光塗覆等方麵都具有明顯的改善作用，但效果尚不十分穩定，可見稀土元（yuán）素應用於模具製造將是今後（hòu）研究的重要方向。

隨著納米（mǐ）技術（shù）的飛（fēi）速發（fā）展（zhǎn），其在提高模具的生產率和壽命方麵效果顯著。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（jù）型腔表麵（miàn）塗層不均勻、沉積參數不明（míng）確、針對模具零件表麵強化機理未明等問題。

3、結（jié）論

模（mó）具工作零件表麵強化技術可（kě）以在（zài）一定程度上彌補目前模具材料的一些不（bú）足，並（bìng）已顯現出極強的（de）發展潛（qián）力，但就目前的模具零件表（biǎo）麵強化技術而言，仍存在一些不足，其應用（yòng）也受到一定限製，隻（zhī）要注重研究開發，一定會加（jiā）快和完善表麵強化技術在模具製（zhì）造（zào）過程中的應用（yòng）。

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文章關鍵詞：注塑（sù）模具工作零件表麵強化技術（shù）應（yīng）用研究