试析表面工程技术在模具制造中的应用及展望

郑康

摘 要：机器是由机械工件装配而成，机器的失效是在个别的零件的实效所造成的，其根本原因是零件的使用性能。表面的粗糙度是判断零件加工制造合格的一项重要的标准，对零件在工作的过程中耐磨性，配合质量以及工作寿命有着极大的影响。所以，获得正确的表面粗糙度数据以及降低机械加工粗糙度是机械加工过程中首要考虑的问题。

关键词：机械加工；表面粗糙度；因素；调整；

在模具成型加工技术逐渐发展的同时，人们对模具制造材料的要求也在不断的提升，要想快速实现规模化，产业化的模具加工，就必须要最大限度的控制加工的成本已经模具的材料。虽然通过了众多技术人员的多年不懈努力，研究出了各种不同的新材料，然而在一些特殊的情况下，依旧无法做到控制成本，提升模具性能的需要。在模具的制造过程中能够使用的表面工程技术有很多种，例如：热扩渗技术和热喷涂技术，热喷焊技术和复合电镀技术等。

一·表面工程技术在模具制造中的应用

1.1热扩渗技术

热扩渗技术，指的是以加热的形式，把非金属或者金属渗进加工（金属材料）的表面当中，从而成为表面合金层的一种高科技技术，更改基数的主要特征表现为；依托构成合金的形式，来完成基材和扩渗层之间的融合，融合强度比较大，这是其他先进技术（如化学镀，物理气相沉积等）所达不到的效果。一般情况下，使用热扩渗技术的合金元素主要由硫，钛，铝等，这些元素都是已经被广泛的运用在各种各样的模具制造上。伴随着我国科学技术的飞速发展，热扩渗技术也得到了极大的进步，而且在模具表面强化过程中已经出现了二元共渗技术以及多元共渗技术。根据模具的类型与渗入元素的不一样，选择的最理想的渗入工艺也是不一样的，当今社会使用最为广泛的热扩渗技术：由渗碳工艺，气体法低温热扩渗技术等。

1.2热喷涂技术与热喷焊技术

在对喷涂材料进行热处理时，让它其达到半熔融亦或者是熔融状态，之后在使用高速气流方式，对材料进行雾化以及加速处理，进而使用材料喷射至工件表面上，形成具备特殊性能表面涂层的一种手段，这就是所谓的热喷涂技术。根据加热喷涂材料的热源不同类型，对技术进行细化分解，可以分成三大类，第一：高能束加热法，第二：电气法，第三：燃气法。在实际的运用中，热喷涂技术还是存在一定的不足之处，即是基材之间的结合不够精密，且强度不足，在模具的表面强化过程中无法起到任何作用。在这样的情况下，对涂层之间实现结合，且使其气孔率下降的工艺也随之改变，这种工艺技术就是所谓的热喷焊技术。

1.3复合电镀技术

一般的情况下，电镀层的使用用途具体体现在基材装饰，防腐等。复合电镀技术的研发，在处理工件表面的磨损和高温腐蚀等诸多方面都发挥了极为重要的工作与价值，利用复合电镀能够对不同类型的耐磨镀层加以制备，例如：模具表面进行金刚石颗粒的复合镀层，能够有效的提升模具表面的耐磨性。在近年来，为了让复合镀层的耐磨性得到最大限度的提升，相关技术人员做出的许多努力，采取了多种不同措施，例如：单金属镀层替换成包含NI-MN，NI-CO，NI-FE镀层等着内合金镀层，进而在程度上提升模具表面的硬度，或者是指基材金属的选用，选择硬CR镀层，來提升模具表面的耐磨性和腐蚀性。

1.4气相沉积技术

根据成膜的基本原理，可以对硬化膜沉积技术进行一定的分类，一般可以分为物理气相沉积技术与化学气相沉积技术。

（1）物理气相沉积技术（PVD）：该技术就是要在真空环境下，使用不同的物理方式形成的分子与原子在基材表面沉积，进而形成涂层的一个过程。依据分子与原子沉积过程中的物理机制，可以对物理气相沉积技术进行简单的细化分类，1.离子镀，2.真空溅射，3.真空蒸镀等。在模具表面强化的过程中，采用多弧离子镀技术TIC以及TIN耐磨涂层，已经在实际的生产红得到了极大的体现。

（2）化学气相沉积技术（CVD）；这是一种包含膜层内不同元素的挥发性的化合物，在热基体表面上出现气相化学变化，进而反映物构成沉积涂层的工艺，在机械工业生产中，化学气相沉积技术起到了极为相关的作用，尤其是部分超硬膜沉积物，在一定程度上提升了模具的耐磨性和耐腐蚀性。

二·模具表面工程技术的运用展望

稀土元素在模具表面强化的技术中有一定的优越性，特别是在对模具钢的表层组织结构，技能性能等方面。依据相关研究显示，在中间添加稀土元素，能够很大限度的提升渗速。并且还能将分布于晶界中微量杂质的有害物质作用予以去除，进而达到晶界稳定与强化作用。伴随着人们对模具使用的要求提升，简单的表面处理技术也已经难以满足社会发展的需要，而是以综合或复合的形式，对表面工程技术进行改进，能够得到较好的效果。以使电刷镀制备的NI-CU-P-MOS2镀层为例：在中间添加稀土，能够对MOS2的氧化起到抑制作用，进而在一很大程度上提升镀层的抗腐蚀和提高耐磨性，在最大限度上延长模具的使用寿命。另外，在其表面强化技术当中，稀土也能够发挥出极大的作用，例如：化学沉积，电沉积，激光涂覆以及喷涂等等。

把表面工程技术与纳米技术相结合起来，一样能够获得比较理想的效果，即是提升模具的抗高温氧化性，耐腐蚀性和耐磨性以及表面硬度。从而达到延长模具使用寿命以及提高生产效率的目的。一般的纳米表面工程，就是将将纳米材料当做基础，利用特殊的工艺技术，对固体表面加以改性与强化的新系统工程。在模具表面强化中运用纳米材料，这项工艺依然处于发展时期，还必须加强研究和创新，方能得到更为广泛的运用。相关人员在这方面所需要做的工作还有许多，例如探究纳米突出层强化模具的机理，分析化学组分之间存在怎样的关系等。

在不断的优化改进模具的各种功能方面，表面工程技术起到了极为关键的作用。工作人员只要不断地对表面工程技术进行研究，加以创新，而且强化模具企业和技术界之间的合作，走入市场化，规模化和产业化的发展之路，那么表面工程技术必定会得到快速的发展，我国模具产品的功能和质量也会得到非常大的提升

参考文献

[1]王昌，于同敏，周锦进.表面工程技术在模具制造中的应用[J].中国表面工程，2002，（1）：8-11.

[2]李显宽.表面工程技术在模具制造中的应用[J].科技创新与应用，2015，（10）：126-126.

[3]李显宽.表面工程技术在模具制造中的应用与进展[J].机械工程与自动化，2009，（5）：189-191.

[4]王昌，于同敏，周锦进.表面工程技术在模具制造中的应用及展望[J].模具制造，2001，（12）：48-51.

（作者单位：湖北工程职业学院）