模具製造中的表（biǎo）麵強化技術是指模具工作零件表麵經預處（chù）理後，通過單一或複合表麵技（jì）術處理，使模具工作零件獲得所（suǒ）需表麵或綜合性能的專業強化技術。該技術的功能性、環保（bǎo）性和增（zēng）效性等優勢（shì）在（zài）模具（jù）製（zhì）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（zhōng），綜合（hé）考慮該技術的特點、模具工作條件和生產的（de）經濟（jì）性等因素，選擇眾因素的最佳匹配點，可顯著改善模具壽命（mìng）、質量，獲取突出的經濟效益。

1、表（biǎo）麵強化技術在模具製造中的（de）應（yīng）用現狀

1.1 滲碳表麵化學熱處理

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

耐磨性（xìng）、疲勞強度等性能的提（tí）升，而心部仍保持原來的塑韌性、強度，符合對模具工作零件（jiàn）使（shǐ）用性能的要（yào）求。具有滲速快、滲層深、成本低，且（qiě）滲層和基體零件之間具有較完美的結合性（xìng）能，

結合層之間實現平穩過渡。但（dàn）操作溫度（dù）較高（900～950℃），尤其是離子滲（shèn）碳溫度可達1100℃，且滲碳後還需進行相應的（de）熱處（chù）理，從而導致模具變形的（de）可能性加大（dà），因此高精度塑料模具不建議采用該項（xiàng）技術。

氣體滲碳溫度一般為920～950℃，經（jīng）王榮濱（bīn）試驗綜（zōng）合評定：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（dù）應均勻平緩，淬火組織中不允許有粗條狀馬氏體，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（shù）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（jù）質量和壽命，在後續加工過程中易出現應力集中，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，離子滲碳具有效率高、變（biàn）形小、汙（wū）染小、可（kě）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具表麵強化加工中應用。

1.2 火焰表麵熱噴塗技術（shù）

熱噴塗技術是一種發展極為迅速的表麵強化新技術（shù），它是利用熱源（電弧、離子（zǐ）弧、火焰等）將噴塗材料加熱到熔（róng）融或半熔融狀態，並使其霧化，以一定的速度噴向經過預處（chù）理的基體表麵，依靠物理變化（huà）和化學變（biàn）化，與基體結合的工藝方法，此結合（hé）層，能提高模具零件的耐磨（mó）、耐蝕、耐熱等性能，且操作簡（jiǎn）便，成本較低。近年來，該項技術在模具表麵（miàn）強化中的應用得到進一步發展和完善，廣州有（yǒu）色金屬研究院采用超音速噴塗硬質合金工藝（yì），使Cr12不鏽鋼拉深

模（mó）的壽命提高了3～10倍。同時（shí）該技術應用在模具修（xiū）複中也取得較大進步（bù），如華中科技大學材料成形與模具技術（shù）國家重點實驗室的張祥林等采用超音速火焰噴塗（HVOF）技術（shù），在Cr12MoV模（mó）具鋼表麵製備了納米結構的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（dù）大於80 MPa，塗層硬度高於1000HV。運用HVOF技術對（duì）冷擠壓模（mó）修複後，完全能滿足企業的使用（yòng）要求。

1.3 複（fù）合表（biǎo）麵電鍍技術

電鍍技術是一種用（yòng）電化學方（fāng）法在（zài）基體表麵沉（chén）積金屬或金屬化處（chù）理的技術。電鍍硬（yìng）鉻和硬鎳是（shì）我（wǒ）國塑料模具表麵處理的傳（chuán）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（dù）層的（de）表麵粗糙度較低，硬度升高為800HV。但仍存在諸多問題，如：耐蝕（shí）性不高，溝槽、深孔無法處理，使（shǐ）其（qí）在（zài）模具強化中的應用受到一定限製，目前隻可用（yòng）於強化普通塑料模具的耐磨性（xìng），不適用於形狀複雜且耐蝕性要（yào）求（qiú）高的塑料模具。

目前，複合鍍是模具行業中鍍（dù）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（kě）用於（yú）修複模具型腔表麵。研究發現（xiàn），在模具型腔表（biǎo）麵刷鍍非晶（jīng）態（tài）鍍層（0.01～0.02mm），可延長壽命0.5～1.0倍。複合（hé）鍍層中可加入微粒的品（pǐn）種較多，且參數調整範圍（wéi）較寬，可操作性強，充分體現出鍍層的多樣（yàng）性和綜（zōng）合（hé）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管件模具表麵強化，解決UPVC材（cái）料對模具表麵的腐蝕有（yǒu）明顯效果，達到模具成（chéng）型表麵耐（nài）磨耐腐蝕等綜合性能要（yào）求，但其硬度稍（shāo）低。為此哈爾濱工業大（dà）學的範會玉在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（sù）料（liào）成型模具中（zhōng），實踐表明可使其壽命（mìng）提高10倍左右。

1.4 PVD、CVD、PCVD表（biǎo）麵鍍膜技術

鍍膜技術也就是氣相沉積技（jì）術，是將具有特殊性（xìng）能的穩定化合物（wù）沉積於模具工作零件表麵（miàn），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（fǎ）使鍍膜材料汽化（huà）後在（zài）基體表麵（miàn）沉（chén）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（sù），成為了一門（mén）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（yú）製造精度較高的冷作（zuò）模具。江西省科學

院應用物理研究所（suǒ）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（de）冷擠壓凸模進行實際使（shǐ）用（yòng）壽命試驗，發現其壽命提高1.5倍以上；廣州有色金屬（shǔ）研究院的林鬆盛、代明（míng）江對物理氣相沉積硬質薄膜在工模具上的應用進行了詳（xiáng）細研究，指出該技術能明顯提（tí）高模具的使用壽（shòu）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（xíng）狀（zhuàng）複雜的（de）模具（jù）零件表麵進行處（chù）理存（cún）在一定限製。

化學氣相沉積（CVD）是在（zài）900～2000℃範圍內用化學（xué）方法使氣體在基體材料表麵發生（shēng）化學反（fǎn）應並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，對（duì）模具零件表麵形狀幾乎沒有要求，諸如形狀（zhuàng）複雜或帶（dài）有槽溝及小（xiǎo）孔的零（líng）件均可進行均勻塗覆，彌補了物理氣相沉積的相（xiàng）關缺（quē）陷，例如在（zài）模具表麵強化中經常使用的TiC塗層硬度高，耐磨性（xìng）好，摩擦因數小，減（jiǎn）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（cuì）火處理，會導致（zhì）較大變形等缺陷，因此在高精度模具的製造中此技術的使用（yòng）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（diàn）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（dù）層的實用技術，是介於CVD和PVD之（zhī）間的一種（zhǒng）處理方法。用PCVD法將塗層鍍（dù）覆在模具工作零（líng）件表麵，經實踐證明，經濟（jì）效（xiào）益非常可（kě）觀。重慶工學院的張葉成、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，比無沉積膜層的模具壽命提高10倍（bèi）以上（shàng）；將PCVD法用於塑（sù）料製品模具（jù）上可提高（gāo）模（mó）具壽命1～4倍。北京航空航天大學（xué）的陶冶教授籌建了PCVD表麵強化技術（shù）研究（jiū）實驗室，自行設計製（zhì）造了試驗設備和輔助配套設施，並及時得到了自然科（kē）學基金的資助。項（xiàng）目組研製了基於PCVD複合滲鍍法的模具表麵強化技術，具有工藝溫度低、均鍍性好和鍍層結合力高等優點，適用於（yú）所有高（gāo）溫回火模具和部分低溫回火模具的製備，是目前唯一一種既適用（yòng）於刀具強化又（yòu）適用於形狀複

雜的模具表麵強（qiáng）化的氣相沉積表麵強化技術。由此（cǐ）可見，PCVD技術在模（mó）具零件強化領域中的應（yīng）用（yòng）已經（jīng）有所（suǒ）成（chéng）就，

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非接觸、精確可控、材料適應性廣、柔性強、質量優、資（zī）源節約和環境友好等綜（zōng）合優勢，既可用於大批量高效（xiào）自動化生產，又適用（yòng）於（yú）多品種、小批（pī）量加工，甚至個性化產品的訂製（zhì），是模具製造業中不可缺少的重要技術。其中，離子注入技術（shù）以（yǐ）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（kě）提（tí）高2～10倍。有重大應用價值。

2、表（biǎo）麵強（qiáng）化技術在模具製造中的應用前（qián）景展（zhǎn）望

根（gēn）據研（yán）究，稀土元素可以強化表麵，提高滲速，淨化穩定晶界，同時（shí）改善模具（jù）零件表麵組織、物理（lǐ）化學性能和機械加工性能。把稀土（tǔ）元素（sù）應用在複合表麵強化技（jì）術過程中，可獲得更加明顯的效（xiào）果。如在Ni－Cu－P－MoS2鍍層中加（jiā）入稀土，可使模具型腔麵的（de）耐磨壽命延長（zhǎng）近5倍。除此之外，稀土（tǔ）元素在化學沉積（jī）、電沉積、噴塗和激光塗（tú）覆等方麵都具有（yǒu）明顯的改善作用，但（dàn）效果尚不（bú）十分穩定（dìng），可見稀土（tǔ）元素應用於模具製造將（jiāng）是今後研究的重要方向。

隨著納米技術的飛速發展，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（dì）方，尚有許多工（gōng）作要做，如：複雜的模具型腔表麵塗層不均勻、沉積參數不明確、針對（duì）模具零件表（biǎo）麵強化機理未明等問題。

3、結論

模具工作零件（jiàn）表麵強化技術可以在一定程度上彌補目前模具材料（liào）的一些不足，並已顯現出極強的發展潛力，但就目前的模（mó）具零（líng）件（jiàn）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，隻要注重研究開發，一定會加快和完善表麵強化技術在模具製造（zào）過程中的應（yīng）用。

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文章關鍵詞：注塑模具工作零件表麵強化（huà）技術應用研（yán）究