长，而且压缩过程中有利于塑料流动充满型腔，便于脱模，塑料件表面光亮。但电镀层与钢的结合强度有限，以及热膨胀系数差异大等问题，不能用于经受急冷急热作用的热作模。电刷镀Co-N、Co-Mo镀层，化学镀Ni-P镀层，Ni-SiC、Ni-B弥散镀层等都在模具表面得到了应用，提高了模具的使用寿命，多新的特点而被广泛用于微电子和光电子工业，用于沉积多种功能膜层。目前正在耐磨、耐蚀、装饰等领域开展应用研究。

（6）电火花强化技术。

电火花表面强化技术是利用电火花放电时释放的能量把作为火花放电电极的导电材料（如WC、TiC）熔渗进模具的表面，起到强化模具表面的作用。模具经过电火花强化之后，为了得到所要求的精度，可进行适当的磨削加工，但磨削后并不会影响强化层的硬度和耐磨性（在保持表面层硬度的条件下）。磨削后在强化表面会残留微孔，将显著改善配合零件的润滑条件，另一方面又可改善耐磨性能。使用寿命可延长数倍。

该方法较其他方法简单，效果好，因而它在实际生产中得到广泛的应用。利用电火花装置，可强化冷冲模、压弯模、拉深模、挤压模、压铸模和某些热冲、热锻模具。一般经强化的模具，可提高使用寿命0.5～2倍^[7]。

（7）激光表面强化技术。

近几年来，激光热处理技术在汽车工业、工模具工业中得到了广泛的应用。它改善金属材料的耐蚀性，特别是在模具工业中，经激光热处理的模具的组织性能比常规热处理有很大的改善。激光表面强化技术主要包括激光淬火、激光熔凝硬化、激光合金化、激光熔覆等。

1）激光表面淬火；

由于激光处理时的冷速极快，可使奥氏体晶粒内部形成的亚结构在冷却时来不及回复及再结晶，从而可获得超细的隐针马氏体结构，可显著提高强韧性，延长模具使用寿命。现用于激光淬火的模具材料有CrWMn、Cr12MoV、9CrSi、T10A、W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V、GCr15等。这些钢种经激光淬火后，其组织性能均得到很大的改善。例如GCr15冲孔模，把其硬度由HRC58～62降至HRC45～50，并用激光进行强化处理，白亮层硬度为HV849，基体硬度为HV490，硬化层深度为0.37mm，模具使用寿命提高2倍以上^[8]。又如CrWMn钢加热时易在奥氏体晶界上形成网状的二次碳化物，显著增加脆性，降低冲击韧性，耐磨性也不能满足要求。采用激光淬火可获细马氏体和弥散分布的碳化物颗粒，消除了网状。在淬火回火态下激光淬火可获得最大硬化层深度及最高硬度HV1017^[9]。Cr12MoV钢激光淬火后的硬度、抗塑性变形和抗粘磨损能力均较常规热处理有所提高^[10]。W6Mo5Cr4V及W18Cr4V高速钢激光淬火后具有较常规淬火更高的硬度,中温回火可以进一步提高激光硬化层的硬度，这是由于激光超快速加热时固溶了更多的碳及合金元素所致^[11，12]。

2）激光表面熔凝硬化；

用高能激光照射模具表面，被照射区将以极高的速率熔化，由于熔化区相对于模具基体来说非常下，冷却速度极快。5CrMiMo渗硼层在激光熔凝处理后，与原始渗硼层相比，强化层深度增加，强化层硬度趋于平缓，渗硼层的脆性得以改善^[13]。

3）激光表面合金化；

激光表面合金化是采用激光照射预先涂敷在模具表面的合金涂敷层，使之熔化并与基体表面混合，形成物理状态、组织结构和化学成分不同于基体的新表层，从而提高模具表面的耐磨性、耐腐蚀性和高温抗氧化性等。CrWMn经复合粉末激光合金化，可使耐磨性大大提高，其体积磨损量为淬火CrWMn的1/10，寿命提高14倍^[14]。M2高速钢激光表面钴合金化后，表面层Co含量可达2%～5%，合金化层中Co含量的变化受激光工艺参数和预沉积Co厚度控制，合金化层硬度可达700~800HV，再经过热处理后硬度可达HV1150，明显高于M2高速钢基体^[15]。

4）激光表面熔覆；

激光表面熔覆采用激光束在选定的模具表面熔覆一层特殊性能的材料，以达到模具表面具有耐磨、耐热、耐腐蚀等特殊性能。激光表面熔覆与火焰喷焊、等离子喷焊相比具有以下优点：①熔覆层稀释率低，且可以精确控制；②激光束的能量密度高，作用时间短，对模具基体热影响区及热变形均可降低到最小程度；③熔覆层组织细密微观缺陷少，结合强度高；④熔覆层的尺寸大小和位置可以精确控制；⑤激光表面熔覆对环境无污染，无辐射，噪音低，劳动条件得到较大改善。例如，在有送粉器的2KWCO₂激光器上，对4Cr5MoV1Si基体表面熔覆一层由Ni基高温合金和WC+W₂C粒子组成的高温耐磨合金粉末，可获得多道搭接的大面积高温耐磨合金。该工艺应用于轧钢机导向板效果显著，经生产检验，激光熔覆导向板的寿命较4Cr5MoV1Si钢导向板提高4倍以上。另外采用激光熔覆方法还可以将失效的导向板重新熔覆继续使用^[16]。目前如何避免大型工件的熔覆层开裂以及如何降低激光熔覆成套设备的成本仍是该方法需要解决的关键问题。

（8）物理气相沉（PVD）。

物理气相沉积技术具有处理温度低、热畸变小、无公害、容易获得超硬层、涂层均匀等特点，被应用于精密模具表面强化处理，显示出良好的应用效果。采用PVD处理获得的TiN层可保证将塑料模的使用寿命提高3～9倍，金属压力加工工具寿命提高3～59倍。例如，录音机磁头外壳拉深模采用PVD涂敷TiN处理后，可大大提高模具的使用寿命，如表3。

表3用PVD涂敷TiN的拉深模具寿命^[17]

模   具

平均寿命/万次

Cr12MoV钢制模具

1~3

YG20硬质合金模具

13

YG20硬质合金模具经TiN沉积

＞45

日本进口硬质合金模具

80~100

从表3可以看出，YG20硬质合金模具经TiN沉积处理后，模具寿命可以提高3倍以上，但比日本进口的硬质合金模具的寿命还有一定的差距。

（9）化学气相沉积（CVD）。

化学气相沉积技术最初发展的原动力是微电子技术，用该方法可以在模具表面涂覆厚度为10μm左右的超硬陶瓷材料，如TiN、TiC、TiB2、Ti（CB）等，使模具表面具有硬度高、摩擦系数小、抗粘接性能好、耐磨性、耐蚀性以及耐氧化性好等优点。CVD处理的模具形状不受任何限制。CVD可以在含碳量大于0.8%的工具钢、渗碳钢、高速钢、轴承钢、铸铁以及硬质合金等表面上进行。气相沉积TiC、TiN能应用于挤压模、落料模和弯曲模，也适用于粉末成型模和塑料模等。在金属模具上涂覆TiC、TiN覆层的工艺，其覆层硬度高达3000HV，且耐磨性好、抗摩擦性能提高、冲模的使用寿命可提高2～12倍。模具表面CVD法涂覆后使用寿命的提高如表4所示。

表4模具采用CVD法涂覆后对使用寿命的影响

模具种类

模具材料

涂层种类

使用寿命提高倍数

切边模

W6Mo5Cr4V2

TiC+TiN

8

弯曲模

Cr12

TiN

8

深冲模

Cr12MoV

TiC

10

冲模

Cr12MoV

TiC+TiN

8

（10）离子注入。

离子注入是将所需要注入的原子（通常有Ni、Ti、Ta、Cd、B、N等）在加速器的离子源中电力为离子，然后通过离子加速器的高压电场将其加速成具有几万到几十万电子伏的高能离子束流，再经磁分析器提纯后，离子束流强行注入固体表面，获得所期望的具有特殊物理、化学或力学性能的工件表面。

从原理上讲，各种工模具材料均可通过离子注入进行表面强化，改善抗磨损特性并使改性层韧化。考虑到改性效果和最大经济效益，常用合金元素含量较高的中高合金材料。目前研究和应用较多的材料为W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V、Cr12MoV、H13等。离子注入提高模具寿命的实例如表5所示^[18]。

表5 离子注入模具表面改性应用实例

模具名称

模具材料

注入离子

改性效果

铆钉冲模

T10钢

N⁺

延寿 3倍

轮胎钢丝拉丝模

Co-WC合金

N⁺

延寿 2.4倍

铝型材挤压组合模

H13钢

Ti⁺

降低挤压力1 5%

铝型材挤压平模

H13钢

Ti⁺+C⁺

降低挤压力1 0 %

拉丝模

Co-W合金

N, C,

上一页  [1] [2] [3] 下一页

文章地址：http://www.jiajingmould.com/Article/mjjs/200809/196.html