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模具表面處理技術(shù)及其發(fā)展

    模具在工作中除了要求基體具有足夠高的強(qiáng)度和韌性的合理配合外，其表面性能對(duì)模具的工作性能和使用壽命至關(guān)重要。這些表面性能指：耐磨損性能、耐腐蝕性能、摩擦系數(shù)、疲勞性能等。這些性能的改善，單純依賴基體材料的改進(jìn)和提高是非常有限的，也是不經(jīng)濟(jì)的，而通過(guò)表面處理技術(shù)，往往可以收到事半功倍的效果，這也正是表面處理技術(shù)得到迅速發(fā)展的原因。

    模具的表面處理技術(shù)，是通過(guò)表面涂覆、表面改性或復(fù)合處理技術(shù)，改變模具表面的形態(tài)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)，以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程。從表面處理的方式上，又可分為：化學(xué)方法、物理方法、物理化學(xué)方法和機(jī)械方法。雖然旨在提高模具表面性能新的處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但在模具制造中應(yīng)用較多的主要是滲氮、滲碳和硬化膜沉積。

    滲氮工藝有氣體滲氮、離子滲氮、液體滲氮等方式，每一種滲氮方式中，都有若干種滲氮技術(shù)，可以適應(yīng)不同鋼種不同工件的要求。由于滲氮技術(shù)可形成優(yōu)良性能的表面，并且滲氮工藝與模具鋼的淬火工藝有良好的協(xié)調(diào)性，同時(shí)滲氮溫度低，滲氮后不需激烈冷卻，模具的變形極小，因此模具的表面強(qiáng)化是采用滲氮技術(shù)較早，也是應(yīng)用廣泛的。

    模具滲碳的目的，主要是為了提高模具的整體強(qiáng)韌性，即模具的工作表面具有高的強(qiáng)度和耐磨性，由此引入的技術(shù)思路是，用較低級(jí)的材料，即通過(guò)滲碳淬火來(lái)代替較高級(jí)別的材料，從而降低制造成本。

    硬化膜沉積技術(shù)目前較成熟的是CVD、PVD。為了增加膜層工件表面的結(jié)合強(qiáng)度，現(xiàn)在發(fā)展了多種增強(qiáng)型CVD、PVD技術(shù)。硬化膜沉積技術(shù)早在工具（刀具、刃具、量具等）上應(yīng)用，效果極佳，多種刀具已將涂覆硬化膜作為標(biāo)準(zhǔn)工藝。模具自上個(gè)世紀(jì)80年代開始采用涂覆硬化膜技術(shù)。目前的技術(shù)條件下，硬化膜沉積技術(shù)（主要是設(shè)備）的成本較高，仍然只在一些精密、長(zhǎng)壽命模具上應(yīng)用，如果采用建立熱處理中心的方式，則涂覆硬化膜的成本會(huì)大大降低，更多的模具如果采用這一技術(shù)，可以整體提高我國(guó)的模具制造水平。

    表面處理技術(shù)已經(jīng)大量應(yīng)用于模具上，在提高模具壽命和制品質(zhì)量方面已有顯著的進(jìn)步和巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但是先進(jìn)表面技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展方面與國(guó)外相比還有一定的差距。充分應(yīng)用表面處理技術(shù)是提高模具壽命的一種重要的經(jīng)濟(jì)、高效手段，也是發(fā)展現(xiàn)代模具的必經(jīng)之路，研究開發(fā)出適用于精密、大型模具的表面處理技術(shù)，是發(fā)展模具表面技術(shù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

   模具表面處理技術(shù)發(fā)展展望

    表面處理技術(shù)在模具表面中的應(yīng)用，在相當(dāng)程度上彌補(bǔ)了模具材料的性能缺陷，可達(dá)到以下效果:

    (1)提高模具表面硬度、耐磨性、耐蝕性和抗高溫氧化性能，大幅度提高模具的使用壽命;

    (2)提高模具表面抗擦傷能力和脫模能力，提高生產(chǎn)率;

    (3)采用碳素工具鋼或低合金鋼材生產(chǎn)的模具，經(jīng)表面強(qiáng)化處理后，其表面性能可達(dá)到或超過(guò)高合金化模具材料，甚至達(dá)到硬質(zhì)合金的性能指標(biāo)，不僅大幅度降低材料成本，而且簡(jiǎn)化模具制造加工工藝和熱處理工藝，降低生產(chǎn)成本;

    (4)可用于模具的修復(fù)，如電刷鍍技術(shù)可在不拆卸模具的條件下，完成對(duì)模具表面的修復(fù)，且能保證修復(fù)后的模具表面質(zhì)量。

    對(duì)于傳統(tǒng)的表面技術(shù)，應(yīng)該進(jìn)一步改進(jìn)和提高處理效果，降低其能源消耗和環(huán)境污染。擴(kuò)展傳統(tǒng)表面技術(shù)和現(xiàn)代表面處理技術(shù)之間的復(fù)合形式，把納米技術(shù)和模具表面技術(shù)結(jié)合起來(lái)。中國(guó)工程院院士徐濱士在納米熱噴涂技術(shù)、納米復(fù)合鍍技術(shù)、金屬材料表面自身納米化等方面做了大量研究工作，并取得了較好的效果。