除了基体的合理配合和足够高的强度和韧性外,模具的表面性能对模具的工作性能和使用寿命也非常重要。这些表面性能包括:耐磨性、耐腐蚀性、摩擦系数、疲劳性能等。仅仅依靠母材的改进和改良来提高这些性能是非常有限和不经济的。表面处理技术往往可以达到事半功倍的效果。这就是表面处理技术迅速发展的原因。

模具性能的改进方法

模具表面处理技术是通过表面涂层、表面改性或复合处理技术,改变模具表面形态、化学成分、结构和应力状态,以获得所需表面性能的系统工程。从表面处理方法来看,可分为:化学法、物理法、物理化学法和机械法。虽然旨在改善模具表面性能的新加工技术不断涌现,但在模具制造中最常见的应用是氮化、渗碳和硬化膜沉积。

氮化工艺包括气体氮化、离子氮化、液体氮化等。在每种氮化方法中,又有多种氮化工艺,可以满足不同钢种和不同工件的要求。由于氮化技术能形成性能优良的表面,且氮化过程与模具钢的淬火过程配合良好,同时氮化温度低,氮化后无需强冷,模具变形极小。表面强化是较早的氮化技术,也是应用最广泛的氮化技术。

模具渗碳的目的主要是提高模具的整体强度和韧性,即模具的工作表面具有较高的强度和耐磨性。由此引入的技术思路是使用低级材料,即通过渗碳和淬火。来替代更高级别的材料,从而降低制造成本。

硬化薄膜沉积技术是目前较为成熟的 CVD、PVD 技术。为了提高膜层工件表面的结合强度,目前已开发出多种增强型 CVD 和 PVD 技术。硬化膜沉积技术首先应用于工具(刀具、切削工具、测量工具等),并取得了很好的效果。许多种类的工具已将硬化膜涂层作为标准工艺。模具从 20 世纪 80 年代开始采用硬化膜涂层技术。在目前的技术条件下,硬化膜沉积技术(主要是设备)的成本相对较高,目前还只适用于一些精密模具和长寿命模具。如果建立一个热处理中心,镀硬化膜的成本将大大降低。如果有更多的模具采用这种技术,还可以提高整体模具制造水平。