压铸模具的表面处理新技术

廖振兴

摘要：经济体制的不断变革带动了国内各项产业的发展，工业作为其中的主力军在我国本土的经济发展进程中发挥着不可替代的作用，而模具就是工业生产中最常使用的用具。在日常生产过程中压铸模具的使用寿命成了工业生产过程中最大的问题，如何提高压铸模具的寿命我们就得在对其的表面处理工艺上下工夫。本文着重论述了压铸模具表面处理的几种新工艺技术。

关键词：压铸模具；表面处理；新技术

随着我国产业化进程的不断发展，压铸业也来到了新的发展时期，依靠高科技含量的新工艺技术，模具压铸工艺有了新的发展可能，但与此同时也对模具本身提出了更高、更苛刻的要求，力学能力更强、使用寿命更长、压铸效率更高、压铸精度更准确等等，这样就需要对压铸模具表面有更精确的处理。目前，常用的压铸模具表面处理新工艺有：传统改进技术、更改表面性质技术、上镀技术。

1传统改进技术

传统的技术是热工艺处理压铸模具，即用淬火-回火这种方法使压铸模具表面成型。而传统改进技术是在传统热工艺处理的基础上，加入先进的表面处理工艺，以达到是压铸模具表面光滑、精确度高、使用寿命长的目的。此类方法比如在传统的热工艺处理方法——淬火-回火中加入碳氮，即NQN碳氮结合强化复合工艺，采用这种工艺不仅能使压铸模具的表面具有更强的硬度，而且能深入模具内部加强其内部强度，并且其渗透层次分布均匀、逐层递减，这种压铸模具不仅具有良好的回火稳定性，而且还具有较高的抗腐蚀性，这样在模具表面综合性能提升的同时，其内部也有较大幅度的性能提升，使其既具有较长的使用寿命也具有较精确的表面形状，符合当代工业发展对模具的要求。

2更改表面性质技术

更改表面性质的技术是指利用物理或者化学的方法将模具表层的物理性质和化学性质定向改变，使其更符合生产需要。一般来讲更改表面性质技术的方法有两种：表面热、扩、渗技术和表面激光处理技术。

表面热、扩、渗技术：

这种技术主要是在热处理的基础上采用渗入碳，渗入氮，渗入硼，渗入碳氮，渗入硫碳氮等，下面着重介绍几种常见的工艺。

1）渗入碳

在对压铸模进行处理时渗入碳有助于加强模具表面的硬度，尤其是在冷处理、热处理和塑料模具中效果尤为明显。其工艺操作方法主要采用将碳粉、碳气等通过固体渗透、气体渗透、真空渗透、离子渗透等方式渗入压铸模具内部。其中真空环境渗入碳和离子条件渗入碳是最近二十年才研发出来的新技术，其效果明显，渗入结果均匀，压铸模具硬度分布均匀，压铸模具硬度适中，模具表明精确度高、碳浓度变化趋势较为平缓等。

2）渗入氮

在压铸模具加工时渗入氮也是一种十分常用的表面处理方式，这种工艺对材料的要求度不高，工艺较为简单，对温度要求较低（一般渗氮技术的处理温度保持在480℃~600℃之间），造成的工件变形度较小，压铸模具在经过渗氮处理后其表面硬度明显加强，并且压铸模具表面会具有更好的加工打磨性和抗粘连性。

3）渗入硼

渗入硼也是一种处理压铸表面的常见有效方法，通过工艺将硼渗入到压铸模型表面有利于提高压铸模型表面的硬度和耐磨性，并且使压铸模具具有更好的内腐蚀性和抗粘连性，可是说渗入硼这种工艺是提升压铸模具表面性能最明显的、效果只好的，但是其工艺条件十分苛刻，所以渗硼工艺并没有得到大量的普及和使用，但近些年来随着科学技术的不断进步，渗硼工艺有了较大的改变和完善，也使得这种工艺越来越多的被工业铸模工艺所采用。最近较为普遍使用的渗硼方式有两种，多元素渗硼法和涂剂渗硼法，这里着重介绍下涂剂渗硼法。这种方法是将混合涂料涂抹在模具表面，在920℃的高温下持续加热8个小时，之后冷却，这种方法产生的模具具有韧性好、使用寿命长、表面构造性优良等特征。

2.2激光表面处理

激光表面处理是使用激光束进行加热,使工件表面迅速熔化一定深度的薄层,同时采用真空蒸镀、电镀、离子注入等方法把合金元素涂覆于工件表面,在激光照射下使其与基体金属充分融合,冷凝后在模具表面获得厚度为10～1000μm具有特殊性能的合金层,冷却速度相当于激冷淬火。如在H13钢表面采用激光快速熔融工艺进行处理,熔区具有较高的硬度和良好的热稳定性,抗塑性变形能力高,对疲劳裂纹的萌生和扩展有明显的抑制作用。最近,萨哈和达霍特若采用在H13基材上进行激光熔覆VC层的方法,研究表明,获得的模具表面实质是连续、致密无孔的VC钢复合覆层,它不仅有很强的在600℃下的氧化抗力,而且有很强的抗熔融金属还原的能力。

2.3电火花沉积金属陶瓷工艺

在表面改性技术的不断发展中,出现了一种电火花沉积工艺。该工艺在电场作用下,在母材表面产生瞬间高温、高压区,同时渗入离子态的金属陶瓷材料,形成表面的冶金结合,而母材表面也同时发生瞬间相变,形成马氏体和微细奥氏体组织。这种工艺不同于焊接,也不同于喷镀或者元素渗入,应该是介于两者之间的一种工艺。它很好地利用了金属陶瓷材料的高耐磨、耐高温、耐腐蚀的特性,而且工艺简单,成本较低廉。是压铸模具表面处理的一条新路。

3涂镀技术

涂镀技术作为模具强化技术的一种,主要应用在塑料模、玻璃模、橡胶模、冲压模等工作环境相对简单的模具表面处理。压铸模具需要承受冷热应力交替的苛刻环境,所以一般不使用涂镀技术来强化压铸模具表面。但近年来,有报道采用化学复合镀的方法强化压铸模具表面,以提高模具表面抗粘着性、脱模性。

该方法在铝基压铸模具上将聚四氟乙烯微粒浸润后进行(NiP)-聚四氟乙烯复合镀。实验证明,此方法在工艺上和性能上均为可行,大大降低了模具表面的摩擦系数。

4结语

模具压力加工是机械制造的重要组成部分,而模具的水平、质量和寿命则与模具表面强化技术休戚相关。随着科学技术的进步,近年来各种模具表面处理技术出现较大的进展。表现在:①传统的热处理工艺的改进及其与其他新工艺的结合;②表面改性技术,包括渗碳、低温热扩渗(各种渗氮、碳氮共渗、离子氮化、三元共渗等)、盐浴热扩渗、渗硼、稀土表面强化、激光表面处理和电火花沉积金属陶瓷等;③涂镀技术等方面。但对于工作条件极为苛刻的压铸模具而言,现有新的表面处理工艺还无法满足不断增长的要求,可以预计更为先进的技术,也有望应用于压铸模具的表面处理。鉴于表面处理是提高压铸模具寿命的重要手段之一,因此要提高我国压铸模具生产整体水平,表面处理技术将起着举足轻重的作用。

参考文献

[1]压铸模具的表面处理新技术[J].刘雪华.铸造.2003(12)

[2]H13钢铝合金压铸模的离子氮化[J].彭文屹,吴晓春,闵永安,许珞萍.表面技术.2002(03)

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