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模具表面處理技術及其發展

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

    模具的表面處理技術，是通過表面涂覆、表面改性或復合處理技術，改變模具表面的形態、化學成分、組織結構和應力狀態，以獲得所需表面性能的系統工程。從表面處理的方式上，又可分為：化學方法、物理方法、物理化學方法和機械方法。雖然旨在提高模具表面性能新的處理技術不斷涌現，但在模具制造中應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，可以適應不同鋼種不同工件的要求。由于滲氮技術可形成優良性能的表面，并且滲氮工藝與模具鋼的淬火工藝有良好的協調性，同時滲氮溫度低，滲氮后不需激烈冷卻，模具的變形極小，因此模具的表面強化是采用滲氮技術較早，也是應用廣泛的。

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

    硬化膜沉積技術目前較成熟的是CVD、PVD。為了增加膜層工件表面的結合強度，現在發展了多種增強型CVD、PVD技術。硬化膜沉積技術早在工具（刀具、刃具、量具等）上應用，效果極佳，多種刀具已將涂覆硬化膜作為標準工藝。模具自上個世紀80年代開始采用涂覆硬化膜技術。目前的技術條件下，硬化膜沉積技術（主要是設備）的成本較高，仍然只在一些精密、長壽命模具上應用，如果采用建立熱處理中心的方式，則涂覆硬化膜的成本會大大降低，更多的模具如果采用這一技術，可以整體提高我國的模具制造水平。

    表面處理技術已經大量應用于模具上，在提高模具壽命和制品質量方面已有顯著的進步和巨大的經濟效益，但是先進表面技術的應用和發展方面與國外相比還有一定的差距。充分應用表面處理技術是提高模具壽命的一種重要的經濟、高效手段，也是發展現代模具的必經之路，研究開發出適用于精密、大型模具的表面處理技術，是發展模具表面技術的重點和難點。

   模具表面處理技術發展展望

    表面處理技術在模具表面中的應用，在相當程度上彌補了模具材料的性能缺陷，可達到以下效果:

    (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，提高生產率;

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

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

    對于傳統的表面技術，應該進一步改進和提高處理效果，降低其能源消耗和環境污染。擴展傳統表面技術和現代表面處理技術之間的復合形式，把納米技術和模具表面技術結合起來。中國工程院院士徐濱士在納米熱噴涂技術、納米復合鍍技術、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。