模具材料及其表面處理技術的發展

陳超 王登輝

摘要：在現代的工業生產中，模具在所有的生產工藝裝備中已占有了舉足輕重的地位。模具的生產效率相比較于其他的生產工藝十分高效，并且它的整體利用效果較好。在近些年來，我國工業技術伴隨著科學技術的發展不斷地進步，人們對模具的要求比以往都要嚴格。現在最令人關心的問題就是如何更大程度的提高模具材料的質量、延長它的使用壽命以及降低它的生產成本。而表面處理技術是可以解決這些問題的最有效的方法，這種技術對于解決這些問題具有重大的意義。

關鍵詞：模具材料;表面處理;發展

隨著經濟技術的快速發展，模具生產以及模具材料還有和它有關的表面處理技術正在慢慢的走進人們的視線。近幾年，全球各個國家的工業技術發展十分迅猛，與此同時，模具的生產技術已經被運用到全球工業的各個領域中，包括現在的汽車生產行業、航空航天、機械生產等行業。模具作為工業生產中一種必不可少的生產設備，一直沿用至今，它在工業生產中起到了很大的作用，并且對于推動生產的發展具有重要的意義。

1 模具材料的應用與不足

1.1 模具材料的應用

模具材料在近現代的應用越來越廣泛，在得到人們重視的同時，人們也在加快分享、共同進步的速度。在2019年上海國家會展中心召開優秀模具材料及材料熱處理應用分享峰會[1]。在會議上，大家一起探討交流關于模具材料以及熱處理技術的發展和應用前景，實現共同進步的夢想。

在近些年來，我國的模具工業以一定的速度在穩定的增長，并且我國的模具工業產值在世界產值中占有的比例也在逐漸的提高。而在這些應用中，模具鋼的應用最為廣泛，它主要包括各種工具鋼、調質鋼以及不銹鋼等，在另一方面，鑄鐵等在模具制造中也有了一定的應用。

1.2 模具材料的不足

但在另一方面，雖然我國的模具產業有了很大的提升與進步，但與發達國家相比在模具設計與制造水平上仍然比較落后，存在很多不足的地方。其中，限制我國模具發展的最大因素之一是模具材料的不足與落后。由于我國模具材料的發展歷史很短暫，所以在生產工序與質量檢測等方面與國外存在較大的差距，并且我國對于模具的新型材料以及熱處理等新型工藝的研究較少，以至于我國模具材料的性能沒有得到有效地提高，模具的應用也因此受到了阻礙[2]。所以，合理的選用模具材料以及適當的熱處理工藝是提高我國模具生產和發展的關鍵。

2 模具表面處理技術的主要處理方法

模具表面處理技術可有效改善模具質量。在現代工業與科技技術的高速發展中，工業制造行業對于模具的可靠性、使用的壽命以及它的性能的要求變得越來越嚴格，主要原因是模具的這些相關屬性直接決定著與它相關的產品質量的高低以及生產成本的多少和使用壽命的長短。由于在工作的過程中，模具一直處在一定的力與熱作用下，同時，在長期的循環應力的作用下[3]，模具一般都會因為承受不住這種長期的考驗而產生斷裂，所以在選擇模具材料時要選擇耐磨性強，耐高溫性強等性能比較好的模具材料。

在近些年來，我國雖然開發出來一些新型的模具材料，但仍然不能滿足我們所要要求的標準。不過，表面處理技術最大的優點是可以使模具材料的一些缺點得到緩和。表面處理技術可以改變模具材料的各個方面，例如它的成分、組織等，以此來改變它的性能，使得模具具有更高的可靠性。

2.1 化學表面處理法

化學表面處理法一般包括兩種形式：表面擴散和滲透。在表面擴散這一方法中，表面涂層擴散主要是通過根據模具的表面溫度，使特定的物質滲透到模具中，以此來改變模具的成分和結構。

2.2 物理表面處理法

物理表面處理方法的原理是對模具進行一些物理方法來改善模具本身的一些力學性能，來更好的增強模具的硬度，以此來達到增強模具自身耐磨性的需求。但這種生產方式的產量很低，并且模具表面由于經歷過不同程度的過熱，所以它的質量很難控制，這種方法主要適用于小批量的模具表面處理[4]。

2.3表面覆層處理法

表面覆層處理法的原理是通過在模具表面上沉積一個薄層金屬面或者合金層，以此來使得模具材料的性能得到提高。表面覆層處理法常見的工藝手法是表面鍍層法、離子注入等。在模具表面處理方法中，電鍍與化學鍍是最常用也是比較傳統的方法。電鍍的溫度要求低，一般的鍍層之間都會有一定的摩擦，這會導致模具的耐磨性降低，但這種方法卻跟以往的不同，其摩擦較小。但是這種方法的應用也會受到限制，因為它對環境的危害比較大，因此不建議使用。相比較于電鍍，刷鍍的操作更為簡單，而且不必擔心環境污染問題。

3 模具表面處理技術發展展望

在模具表面上表面處理技術的應用可以有效地提高模具的性能，使之越來越靠近我們所需要的質量水平。表面處理技術在一定的程度上彌補了模具材料的不足，它主要表現在以下幾個方面：

第一，表面處理技術可以通過改變模具自身的組成和成分來改善它的性能，性能一旦發生改變，而且是往好的方面進行改善，這樣一來就能自然地延長模具的使用壽命。

第二，通過改善表面處理技術提高了模具表面的抗摩擦力，進而提高了模具工業的生產率。

第三，該技術也可用來對模具進行修復，例如電刷鍍技術，該技術在操作過程中無需對模具進行拆卸即可完成對模具的修復，并且還能保證模具的質量不會出現問題。

4 小結

對于以往傳統的表面處理技術，我們應該針對性的對其進行改善與提高，比如一些比較嚴重的、現在迫切需要得到改善或者徹底消除的負面影響--環境污染問題和生產成本問題等。結合目前我國的實際情況，表面處理技術所用到的設備消耗十分的巨大，所消耗的成本也比較高，所以這些只應用于一些長壽命的模具上。總體來說，我國的模具制造業不僅需要在表面處理技術上進行完善，還要繼續深入研究多個角度、多種方位的新的處理技術，以此來提高我國模具產業的水平。

參考文獻

[1]第12次全國熱處理大會二次通知[J].金屬熱處理，2019（6）：44.

[2]王建國.淺析模具表面質量問題分析與新技術應用[J].化工管理，2018（31）：155-156.

[3]趙光遠.玻璃模具材料分析研究[J].中國高新區，2017（14）：101-102.

[4]韓方恒.化工設計通訊[J].2019年第11期51-51，70.