壓鑄模具是模具中的一個(gè)大類。隨著我國汽車摩托車工業(yè)的迅速發(fā)展，壓鑄行業(yè)迎來了發(fā)展的新時(shí)期，同時(shí)，也對(duì)壓鑄模具的綜合力學(xué)性能、壽命等提出了更高的要求。國際模協(xié)秘書長羅百輝認(rèn)為，要滿足不斷提高的使用性能需求僅僅依靠新型模具材料的應(yīng)用仍然很難滿足，必須將各種表面處理技術(shù)應(yīng)用到壓鑄模具的表面處理當(dāng)中才能達(dá)到對(duì)壓鑄模具高效率、高精度和高壽命的要求。在各種模具中，壓鑄模具的工作條件是較為苛刻的。壓力鑄造是使熔融金屬在高壓、高速下充滿模具型腔而壓鑄成型，在工作過程中反復(fù)與熾熱金屬接觸，因此要求壓鑄模具有較高的耐熱疲勞、導(dǎo)熱性耐磨性、耐蝕性、沖擊韌性、紅硬性、良好的脫模性等。因此，對(duì)壓鑄模具的表面處理技術(shù)要求較高。

 

1、傳統(tǒng)熱處理工藝的改進(jìn)技術(shù)

傳統(tǒng)的壓鑄模具熱處理工藝是淬火-回火，以后又發(fā)展了表面處理技術(shù)。由于可作為壓鑄模具的材料多種多樣，同樣的表面處理技術(shù)和工藝應(yīng)用在不同的材料上會(huì)產(chǎn)生不同的效果。史可夫提出針對(duì)模具基材和表面處理技術(shù)的基材預(yù)處理技術(shù)，在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)不同的模具材料提出適合的加工工藝，從而改善模具性能，提高模具壽命。熱處理技術(shù)改進(jìn)的另一個(gè)發(fā)展方向，是將傳統(tǒng)的熱處理工藝與先進(jìn)的表面處理工藝相結(jié)合，提高壓鑄模具的使用壽命。如將化學(xué)熱處理的方法碳氮共滲，與常規(guī)淬火、回火工藝相結(jié)合的NQN(即碳氮共滲-淬火-碳氮共滲復(fù)合強(qiáng)化，不但得到較高的表面硬度，而且有效硬化層深度增加、滲層硬度梯度分布合理、回火穩(wěn)定性和耐蝕性提高，從而使得壓鑄模具在獲得良好心部性能的同時(shí)，表面質(zhì)量和性能大幅提高。

 

2、表面改性技術(shù)

表面熱擴(kuò)滲技術(shù)

這一類型中包括有滲碳、滲氮、滲硼以及碳氮共滲、硫碳氮共滲等。

滲碳和碳氮共滲

滲碳工藝應(yīng)用于冷、熱作和塑料模具表面強(qiáng)化中，都能提高模具壽命。如3Cr2W8V鋼制的壓鑄模具，先滲碳、再經(jīng)1140~1150℃淬火，550℃回火兩次，表面硬度可達(dá)HRC56~61，使壓鑄有色金屬及其合金的模具壽命提高1.8~3.0倍。進(jìn)行滲碳處理時(shí)，主要的工藝方法有固體粉末滲碳、氣體滲碳、以及真空滲碳、離子滲碳和在滲碳?xì)夥罩屑尤氲匦纬傻奶嫉矟B等。其中，真空滲碳和離子滲碳則是近20年來發(fā)展起來的技術(shù)，該技術(shù)具有滲速快、滲層均勻、碳濃度梯度平緩以及工件變形小等特點(diǎn)，將會(huì)在模具表面尤其是精密模具表面處理中發(fā)揮越來越重要的作用。

 

3、滲氮及有關(guān)的低溫?zé)釘U(kuò)滲技術(shù)

這一類型中包括滲氮、離子滲氮、碳氮共滲、氧氮共滲、硫氮共滲以及硫碳氮、氧氮硫三元共滲等方法。這些方法處理工藝簡便、適應(yīng)性強(qiáng)、擴(kuò)滲溫度較低一般為480~600℃、工件變形小，尤其適應(yīng)精密模具的表面強(qiáng)化，而且氮化層硬度高、耐磨性好，有較好的抗粘模性能。

3Cr2W8V鋼壓鑄模具，經(jīng)調(diào)質(zhì)、520~540℃氮化后，使用壽命較不氮化的模具提高2~3倍。美國用H13鋼制作的壓鑄模具，不少都要進(jìn)行氮化處理，且以滲氮代替一次回火，表面硬度高達(dá)HRC65~70，而模具心部硬度較低、韌性好，從而獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。氮化工藝是壓鑄模具表面處理常用的工藝，但當(dāng)?shù)瘜映霈F(xiàn)薄而脆的白亮層時(shí)，無法抵抗交變熱應(yīng)力的作用，極易產(chǎn)生微裂紋，降低熱疲勞抗力。因此，在氮化過程中，要嚴(yán)格控制工藝，避免脆性層的產(chǎn)生。國外提出采用二次和多次滲氮工藝。采用反復(fù)滲氮的辦法可以分解容易在服役過程中產(chǎn)生微裂紋的氮化物白亮層，增加滲氮層厚度，并同時(shí)使模具表面存在很厚的殘余應(yīng)力層，使模具的壽命得以明顯提高。此外還有采用鹽浴碳氮共滲和鹽浴硫氮碳共滲等方法。這些工藝在國外應(yīng)用較為廣泛，在國內(nèi)較少見。如TFI+ABI工藝，是在鹽浴氮碳共滲后再于堿性氧化性鹽浴中浸漬。工件表面發(fā)生氧化，呈黑色，其耐磨性、耐蝕性、耐熱性均得到了改善。經(jīng)此方法處理的鋁合金壓鑄模具壽命提高數(shù)百小時(shí)。再如法國開發(fā)的硫氮碳共滲后進(jìn)行氮化處理的oxynit工藝，應(yīng)用于有色金屬壓鑄模具則更具特點(diǎn)。