模具製造中的表麵強化技術是指模具工作零件表麵經預處理後（hòu），通過單一或複合表麵技術處理，使模具工作零件獲得所需（xū）表麵或綜合性能的專業強化技術。該技術的功能性（xìng）、環保性和增效性等優勢（shì）在模具製造成本、模具質量和模具壽命等方麵起著尤為重要的作用。在生產中，綜合考慮該技（jì）術的特點（diǎn）、模具工作條件和生產的經濟性等因素，選擇眾因素的最佳匹配點，可顯著（zhe）改善模具壽（shòu）命、質量，獲取突出的經濟效益。

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（yòng）（80%以上（shàng））的模具表麵強化技術，該工藝主要針對塑料模具（jù）型腔的表麵強化。經滲碳處理後的模具工作零件，可達到（dào）“外硬內韌”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，而心部仍保持原來的塑韌性、強度，符合對模具（jù）工作零件（jiàn）使用性能的要求。具有（yǒu）滲速快、滲層深、成本低（dī），且滲層和基體零件之（zhī）間具（jù）有較完美的結（jié）合（hé）性能，

結合層之間實現平穩過（guò）渡。但操作溫度較高（900～950℃），尤其（qí）是離（lí）子滲（shèn）碳溫度可達1100℃，且滲碳後（hòu）還需進行相應的熱處理，從而導致（zhì）模具變形的可能（néng）性加大，因此高精（jīng）度塑料模具不建議采用（yòng）該項技術。

氣體滲碳（tàn）溫度一般為920～950℃，經王榮濱（bīn）試驗綜合（hé）評定：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數梯度應均勻平緩，淬火組織中不允許（xǔ）有粗條狀馬氏體，過多殘奧，網狀碳化物和黑色（sè）屈氏（shì）體。過（guò）高的碳質量分數易使模具（jù）零件（jiàn）組織中出現網狀碳化物等惡性組織，影響模具質量（liàng）和壽命，在後續加工過程中易出現應力集中（zhōng），產生龜裂等現象。

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（xiào）率高、變形小、汙染小、可處理任何形狀的模具零件（jiàn）表麵等優點，更適合在塑（sù）料模具和衝壓模具表麵強化加工（gōng）中應用。

1.2 火焰表麵熱（rè）噴（pēn）塗技（jì）術

熱（rè）噴塗技術是（shì）一（yī）種發展極為（wéi）迅速的表麵強化新（xīn）技術，它是利用熱（rè）源（電弧、離子弧、火焰等）將噴塗材料加（jiā）熱到熔融或半熔融狀（zhuàng）態，並使其霧化，以一定的速度（dù）噴向經過預處理（lǐ）的基體表麵，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（néng）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（xiàng）技術（shù）在模具表麵強化（huà）中的應（yīng）用得到進一步發展和（hé）完（wán）善，廣州有色金屬研究院（yuàn）采用超音速噴塗硬質合（hé）金工（gōng）藝，使Cr12不鏽（xiù）鋼拉（lā）深

模的（de）壽命（mìng）提高了3～10倍。同時該技術應用在模（mó）具修複中也取得較大進步，如華中科技大（dà）學材（cái）料成（chéng）形（xíng）與模具技術國家重點實驗室的張（zhāng）祥（xiáng）林等采用超音速火焰噴（pēn）塗（HVOF）技術，在Cr12MoV模具鋼表麵製備了納（nà）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（tú）層的結合強度（dù）大於80 MPa，塗層硬度高於1000HV。運用HVOF技術對冷擠壓（yā）模修複後，完全能滿足企（qǐ）業的使用要求。

1.3 複合表麵電鍍技術

電（diàn）鍍技術是（shì）一種用（yòng）電化學方法在基體表麵沉（chén）積金屬或金屬化處（chù）理的技術（shù）。電鍍硬鉻和硬鎳是我國塑料（liào）模具表麵（miàn）處理的傳統技術。該技（jì）術在近室溫下進行，模具性（xìng）能幾乎不受影響，也不（bú）會出現嚴重（chóng）變（biàn）形，

同時電鍍層的表（biǎo）麵粗糙度（dù）較（jiào）低，硬度升高為800HV。但（dàn）仍存在諸多問題，如：耐蝕性不高，溝槽、深孔（kǒng）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（qiáng）化普通塑料（liào）模具的耐磨性，不適用於形狀（zhuàng）複雜（zá）且耐蝕性要求高的塑料模具。

目前（qián），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（shuā）鍍可強（qiáng）化模具型腔表麵，也可用於修（xiū）複模具型腔表麵（miàn）。研究發現，在模具型腔表麵刷鍍非（fēi）晶態鍍層（céng）（0.01～0.02mm），可延（yán）長壽命0.5～1.0倍（bèi）。複合（hé）鍍（dù）層（céng）中（zhōng）可（kě）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。大連理工大學的於同敏、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（de）範會玉在Ni－P的基礎上（shàng），將PTFE與SiC微粒複合，應用在玻璃纖維增（zēng）強的塑料成型模具中，實踐表明可使其壽命提高10倍左右。

1.4 PVD、CVD、PCVD表麵鍍膜（mó）技術

鍍膜技術也就是氣相（xiàng）沉積技術，是將具有特殊性能（néng）的（de）穩定化合物沉積於模具工作零件（jiàn）表麵，形成超硬鍍膜（mó），使模具工作零件具有優異性能。工業中使（shǐ）用頻率較高的穩定化合物主（zhǔ）要有TiC、TiN、SiN等。

物理（lǐ）氣相沉積（PVD）是（shì）用物理方法使鍍膜材料汽化後在基（jī）體表麵沉積成覆蓋層的（de）實用技術。該技術在20世紀初（chū）開始（shǐ）應用，在最近30年發展迅速，成為了一門（mén）具有廣闊應用前景的新技術，並逐漸向環保型、清潔型趨勢發展，主要用（yòng）於製造精度較（jiào）高的冷作模具。江西省科學

院應用物理（lǐ）研（yán）究所的彭文屹、張德元采用多弧（hú）離子鍍膜法對20根經（jīng）TiN塗層（céng）處理的冷擠壓凸模（mó）進行實際（jì）使用壽命試驗，發現其壽命提（tí）高1.5倍以上；廣州有色金屬研究（jiū）院（yuàn）的林鬆盛、代明江對物理氣相沉積硬質薄（báo）膜在工模具上的應用進行了詳細研究，指出該技術能明顯（xiǎn）提高（gāo）模具的使（shǐ）用壽命和（hé）工件加工質量。但是PVD法也存在著諸如繞鍍（dù）性差等缺點（diǎn），對形狀複雜的模具零件表麵進（jìn）行處理（lǐ）存在一（yī）定限製。

化學氣相沉積（CVD）是在900～2000℃範圍內用（yòng）化學方法使氣（qì）體在基體材料表麵發生化學反應並（bìng）形成覆蓋層的實用技術。該技術沉積溫度高、塗層結（jié）合牢固（gù），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溝（gōu）及小孔的零件均（jun1）可進行均勻塗覆，彌補（bǔ）了物理氣相沉積的相關缺陷，例（lì）如在模具表麵強化中經常使用的（de）TiC塗層硬（yìng）度高，耐（nài）磨（mó）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，會導致較大（dà）變（biàn）形等缺陷，因此在高精度模具的製造中（zhōng）此技術的（de）使用受到一定限製。

等離子增（zēng）強化學（xué）氣相沉積（PCVD）是利用輝光（guāng）放電（diàn）增強反應物化學活性，促進氣相間（jiān）的化學反應，在低（dī）溫下沉積出優（yōu）質鍍層的實用技術（shù），是（shì）介於CVD和PVD之間的一種（zhǒng）處理方（fāng）法。用PCVD法將塗層（céng）鍍覆在模具工作零件表（biǎo）麵（miàn），經實踐證明，經濟（jì）效益非常可觀。重慶工學院的張葉成、張津對PCVD技術（shù）在模具強（qiáng）化中的應用進行研究，發現利用PCVD技術（shù）在W18Cr4V冷擠壓模具上沉積一層TiC，比無沉積膜層的模具壽（shòu）命提（tí）高10倍以上；將（jiāng）PCVD法用於塑料製品模具（jù）上（shàng）可提高模具壽命1～4倍。北（běi）京航空航天大學的陶冶教授籌建（jiàn）了PCVD表麵強化技術研究實驗室（shì），自行設計製造（zào）了試驗設備和輔助配（pèi）套（tào）設施，並及時得到了自然科學基金的資助。項目組（zǔ）研製了基於PCVD複合滲鍍法的模具表麵強化（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（suǒ）有高（gāo）溫（wēn）回火模具和部分低溫回火模具（jù）的製備，是目前唯一一種既適用於刀具強化又適用於形狀複（fù）

雜的模具表麵強化的氣相沉積表麵強（qiáng）化技術。由此（cǐ）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 高能束（shù）流強化技術

高能束流強化（huà）技術具有非接觸（chù）、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，既可用於大批量（liàng）高效自動化生產，又適用（yòng）於多品種、小（xiǎo）批量加工，甚至個性化（huà）產品的訂製，是模具製造業中不可缺少的重要技術。其中，離子注入技術以（yǐ）其幾乎完美的強化（huà）效果在（zài）冷作模具、熱作模具和塑料模具等領（lǐng）域中得到廣（guǎng）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。

2、表（biǎo）麵強化技術在模具製造中的應用前景展望

根據研究，稀（xī）土元素可以強化表麵，提高滲速，淨化穩定晶界，同時改（gǎi）善（shàn）模具零（líng）件表麵組織、物理化學性能和機（jī）械加工性能。把稀土元素應用在複合表麵（miàn）強化技術（shù）過程中，可獲得更（gèng）加明（míng）顯的效果。如在Ni－Cu－P－MoS2鍍層中加入稀（xī）土，可使模具型（xíng）腔麵的（de）耐磨壽命延長近5倍。除此（cǐ）之外，稀土元素（sù）在化學（xué）沉積（jī）、電沉積、噴塗和激光（guāng）塗覆等方麵都具有明顯的改善作用，但效果尚不十分（fèn）穩定，可見稀（xī）土元素應用於模具（jù）製造（zào）將是今後研究的重要方向（xiàng）。

隨（suí）著納米（mǐ）技術的飛速發展，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（duō）工作要做，如：複雜的（de）模具型腔表麵塗層不均勻、沉積參數不明確、針對模具零（líng）件表麵強化機理未明（míng）等問題。

3、結論

模（mó）具工作零（líng）件表麵強化技術可以在一定程度上彌補目前模具材料的一些不足（zú），並已顯現出極強的發展潛力，但就目前的模具零（líng）件表麵強化技術而言，仍存在（zài）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（huà）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（jiū）