模具材料及其表面处理技术的发展

陈超 王登辉

摘要：在现代的工业生产中，模具在所有的生产工艺装备中已占有了举足轻重的地位。模具的生产效率相比较于其他的生产工艺十分高效，并且它的整体利用效果较好。在近些年来，我国工业技术伴随着科学技术的发展不断地进步，人们对模具的要求比以往都要严格。现在最令人关心的问题就是如何更大程度的提高模具材料的质量、延长它的使用寿命以及降低它的生产成本。而表面处理技术是可以解决这些问题的最有效的方法，这种技术对于解决这些问题具有重大的意义。

关键词：模具材料;表面处理;发展

随着经济技术的快速发展，模具生产以及模具材料还有和它有关的表面处理技术正在慢慢的走进人们的视线。近几年，全球各个国家的工业技术发展十分迅猛，与此同时，模具的生产技术已经被运用到全球工业的各个领域中，包括现在的汽车生产行业、航空航天、机械生产等行业。模具作为工业生产中一种必不可少的生产设备，一直沿用至今，它在工业生产中起到了很大的作用，并且对于推动生产的发展具有重要的意义。

1 模具材料的应用与不足

1.1 模具材料的应用

模具材料在近现代的应用越来越广泛，在得到人们重视的同时，人们也在加快分享、共同进步的速度。在2019年上海国家会展中心召开优秀模具材料及材料热处理应用分享峰会[1]。在会议上，大家一起探讨交流关于模具材料以及热处理技术的发展和应用前景，实现共同进步的梦想。

在近些年来，我国的模具工业以一定的速度在稳定的增长，并且我国的模具工业产值在世界产值中占有的比例也在逐渐的提高。而在这些应用中，模具钢的应用最为广泛，它主要包括各种工具钢、调质钢以及不锈钢等，在另一方面，铸铁等在模具制造中也有了一定的应用。

1.2 模具材料的不足

但在另一方面，虽然我国的模具产业有了很大的提升与进步，但与发达国家相比在模具设计与制造水平上仍然比较落后，存在很多不足的地方。其中，限制我国模具发展的最大因素之一是模具材料的不足与落后。由于我国模具材料的发展历史很短暂，所以在生产工序与质量检测等方面与国外存在较大的差距，并且我国对于模具的新型材料以及热处理等新型工艺的研究较少，以至于我国模具材料的性能没有得到有效地提高，模具的应用也因此受到了阻碍[2]。所以，合理的選用模具材料以及适当的热处理工艺是提高我国模具生产和发展的关键。

2 模具表面处理技术的主要处理方法

模具表面处理技术可有效改善模具质量。在现代工业与科技技术的高速发展中，工业制造行业对于模具的可靠性、使用的寿命以及它的性能的要求变得越来越严格，主要原因是模具的这些相关属性直接决定着与它相关的产品质量的高低以及生产成本的多少和使用寿命的长短。由于在工作的过程中，模具一直处在一定的力与热作用下，同时，在长期的循环应力的作用下[3]，模具一般都会因为承受不住这种长期的考验而产生断裂，所以在选择模具材料时要选择耐磨性强，耐高温性强等性能比较好的模具材料。

在近些年来，我国虽然开发出来一些新型的模具材料，但仍然不能满足我们所要要求的标准。不过，表面处理技术最大的优点是可以使模具材料的一些缺点得到缓和。表面处理技术可以改变模具材料的各个方面，例如它的成分、组织等，以此来改变它的性能，使得模具具有更高的可靠性。

2.1 化学表面处理法

化学表面处理法一般包括两种形式：表面扩散和渗透。在表面扩散这一方法中，表面涂层扩散主要是通过根据模具的表面温度，使特定的物质渗透到模具中，以此来改变模具的成分和结构。

2.2 物理表面处理法

物理表面处理方法的原理是对模具进行一些物理方法来改善模具本身的一些力学性能，来更好的增强模具的硬度，以此来达到增强模具自身耐磨性的需求。但这种生产方式的产量很低，并且模具表面由于经历过不同程度的过热，所以它的质量很难控制，这种方法主要适用于小批量的模具表面处理[4]。

2.3表面覆层处理法

表面覆层处理法的原理是通过在模具表面上沉积一个薄层金属面或者合金层，以此来使得模具材料的性能得到提高。表面覆层处理法常见的工艺手法是表面镀层法、离子注入等。在模具表面处理方法中，电镀与化学镀是最常用也是比较传统的方法。电镀的温度要求低，一般的镀层之间都会有一定的摩擦，这会导致模具的耐磨性降低，但这种方法却跟以往的不同，其摩擦较小。但是这种方法的应用也会受到限制，因为它对环境的危害比较大，因此不建议使用。相比较于电镀，刷镀的操作更为简单，而且不必担心环境污染问题。

3 模具表面处理技术发展展望

在模具表面上表面处理技术的应用可以有效地提高模具的性能，使之越来越靠近我们所需要的质量水平。表面处理技术在一定的程度上弥补了模具材料的不足，它主要表现在以下几个方面：

第一，表面处理技术可以通过改变模具自身的组成和成分来改善它的性能，性能一旦发生改变，而且是往好的方面进行改善，这样一来就能自然地延长模具的使用寿命。

第二，通过改善表面处理技术提高了模具表面的抗摩擦力，进而提高了模具工业的生产率。

第三，该技术也可用来对模具进行修复，例如电刷镀技术，该技术在操作过程中无需对模具进行拆卸即可完成对模具的修复，并且还能保证模具的质量不会出现问题。

4 小结

对于以往传统的表面处理技术，我们应该针对性的对其进行改善与提高，比如一些比较严重的、现在迫切需要得到改善或者彻底消除的负面影响--环境污染问题和生产成本问题等。结合目前我国的实际情况，表面处理技术所用到的设备消耗十分的巨大，所消耗的成本也比较高，所以这些只应用于一些长寿命的模具上。总体来说，我国的模具制造业不仅需要在表面处理技术上进行完善，还要继续深入研究多个角度、多种方位的新的处理技术，以此来提高我国模具产业的水平。

参考文献

[1]第12次全国热处理大会二次通知[J].金属热处理，2019（6）：44.

[2]王建国.浅析模具表面质量问题分析与新技术应用[J].化工管理，2018（31）：155-156.

[3]赵光远.玻璃模具材料分析研究[J].中国高新区，2017（14）：101-102.

[4]韩方恒.化工设计通讯[J].2019年第11期51-51，70.