模具表面处理新技术在业界的广泛关注和推广

【慧聪表面处理网】针对目前我国的模具表面处理技术的应用现状，我刊经过用户抽样问卷调查发现，目前，模具制造企业主要应用的表面处理技术仍是以传统的表面淬火、渗碳/氮技术、电镀与化学镀技术为主，而这些技术都不同程度地存在表面硬度分布不均、热处理变形等难以解决等多方面的问题。对于今后的技改方向，大家的共同关注点在于新技术的应用，如表面涂层技术、TD覆层处理技术、激光表面强化技术和电子束强化技术等。以下我们就特别邀请了几位业界的技术专家，分别对用户的这些关注点做深入探讨，希望有益于广大模具企业的技术升级。

CVD技术

CVD（化学气相沉积）和PVD（物理气相沉积）技术均被广泛应用于模具表面处理，其中CVD涂层技术具有更卓越的抗高温氧化性能和强大的涂层结合力，在高速钢切边模、挤压模上应用效果良好。

CVD技术是一种热化学反应过程，是在特定的温度下，对经过特别处理的基体零件（包括硬质合金和工具钢）所进行的气态化学反应，即利用含有膜层中各元素的挥发性化合物或单质蒸汽，在热基体表面发生气相化学反应，反应产物沉积形成涂层的一种表面处理技术，可适用于各种金属成形模具和挤压模具。一般情况下，经过处理的零件具有很好的耐磨性能、抗高温氧化性能和耐腐蚀性能。该技术也被广泛应用于各种硬质合金刀片和冲头。但是，由于CVD是一个高温过程，对于大多数的钢质零件，在CVD涂层后要进行再次热处理。

1.技术特点

一般的CVD加工处理温度为：Bernex高温涂层，900～1050℃；BernexMTCVD中温涂层，720～900℃。涂层厚度范围是5～12mm，但在有些情况下，涂层厚度可达20mm，工艺时间范围为8～24h。

CVD技术具有以下特点：

（1）涂层材料具有极高的韧性，硬度可高达HV2500～3800，抗氧化温度可达900℃以上。

（2）可同时进行技术处理的工件数量大，可大幅提高模具制造效率。

（3）在高温处理反应器内无需旋转零件。

（4）无论是具有复杂几何形状或者有内孔的零件，都可以实现高度均匀的涂层厚度。

（5）具有很好的耐高温氧化性能。

2.典型的涂层应用

在铝合金的冷锻、成形、挤压模具上的HSM涂层、硬质合金模具的TiN/TiC涂层等表面处理方面，CVD涂层技术的性能远远高于PVD涂层技术。其原因在于CVD涂层温度高，涂层结合力强，涂层可以在5～20mm厚度上进行选择，同时具有很好的抗高温氧化性能，因此在高速钢切边模、挤压模上应用效果良好。

3.经济性分析

CVD涂层技术在模具的表面改性方面，具有十分可观的经济性能：

（1）可以提高模具的使用寿命，提高模具的耐磨性能，降低产品的模具成本、

（2）可以显著提高该模具成形产品零件的表面质量，显著提高生产效率，减低产品报废率，提高工艺稳定性。

（3）减少模具的维护时间和维护成本，减少设备停机时间，提高产能。

爱恩邦德可为客户提供最佳涂层解决方案，涂层大多数是多层沉积，如TiC/TiN、TiCN/Al2O3、TiCN/Al2O3/TiN复合涂层，可使产品使用寿命提升2～20倍以上。

目前，爱恩邦德的CVD涂层技术已经被广泛应用到汽车、航空紧固件生产用的各种模具中，如高速钢切边模、冲头、成形模、铝合金冷锻模、挤压成形模、厚板以及高强度板成形模具。

经LonbondCVD涂层处理的汽车紧固件模具表面性能大幅提高

TD覆层处理技术

TD覆层处理是一种表面超硬化处理技术，是热扩散法碳化物覆层处理（ThermalDiffisionCarbideCoatingProcess）的简称，英文简称“TDCoating”。

1.技术原理及特点

TD覆层处理技术其原理是将预制好的工件放入硼砂熔盐混合物中，在850～1050℃的温度下通过扩散作用于工件表面形成金属碳化物覆层，该碳化物覆层可以是钒、铌、铬的碳化物，也可以是其复合碳化物，目前应用最广泛的是碳化钒覆层，主要特点是：

（1）TD覆层具有很高的表面硬度，可达HV2800～3200，远高于氮化和镀硬铬等表面处理方法，因而具有极高的表面耐磨、抗拉伤和耐腐蚀等性能。

（2）由于表面覆层是通过金属原子的扩散作用形成的，因此覆层与基体具有冶金结合，结合力较镀硬铬、PVD或PCVD的镀层高得多，这一点对于成形类模具的应用极其重要。

（3）TD覆层厚度可达4～20mm，覆层致密光滑。

（4）具有极高的耐腐蚀性能。

（5）可以实现重复处理。

2.TD覆层处理使用范围及适用材料

TD覆层处理可广泛应用于解决或改善以下这些问题：

（1）由粘着磨损所引起的模具与工件或工件与工件之间的拉伤、粘附问题，如各类钢板或有色金属的拉延、弯曲、翻边、滚压成形和压铸成形等模具或其他相互接触并有相对运动的工件表面，采用TD覆层处理是目前解决此类问题最好的方法之一，并可以提高其使用寿命数倍至数十倍。

（2）由磨粒磨损、粘着磨损、摩擦氧化或其共同作用而引起的工件尺寸超差等问题，如冲裁、冷镦、粉末冶金等模具或其他零配件，通过TD覆层处理后，可提高使用寿命数倍至数十倍。

对于该技术的适用材料，只要材料含有一定量的碳元素，如含碳量大于0.3%的各类钢铁材料、硬质合金等，都可以在工件表面形成VC覆层。但根据使用条件的不同，要获得良好的使用效果和经济性，材料的选择颇有讲究，建议与专业的技术供应商共同开展。

3.应用实例

（1）汽车冲压件成形模具

在高强度钢板和厚料板的冲压成形过程中，未经过表面处理的工件表面拉伤严重，有些甚至无法正常生产。经TD覆层处理后，一方面根本上解决了工件表面的拉伤问题，无须经常停机修磨模具，提高了生产效率，改善了产品的外观。另一方面，模具寿命一般可以达数十万件，并能确保冲压件尺寸的一致性，有效提升产品品质。

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