锻造模具的表面强化与改性技术
锻造模具材料是制造锻造模具的物质基础，但目前的锻造模具材料常常难以满足锻造模具长寿命、耐磨损、耐高温、抗腐蚀氧化等较高综合使用性能的要求。而且模具制造的成本高，特别是一些精密复杂的冷冲模、精锻模、塑料模和压铸模等。采用热处理、表面强化与改性技术可以提高模具的使用性能，可以大幅度提高模具寿命，具有显著的经济效益，因此应重视模具的热处理、表面强化与改性技术。
1．模具热处理、表面强化与改性技术
模具的热处理主要包括正火、退火、淬火、回火等常规热处理以及真空热处理、深冷处理、高温与降温淬火、化学热处理、金属渗、气相沉积与高能束流热处理等新型热处理。模具热处理技术既可用来改善总体性能，达到强韧性的匹配，又可改善表层的组织、结构与性能，以达到表层的强化与硬化，当其侧重于对表面进行处理时常常又被称为表面强化与改性技术，但表面强化与改性技术不仅包括了表面热处理技术，还包括了表面形变强化与离子注入、电镀、化学镀等工艺技术。二者相互交叉，又难以明确划分。
2．表面强化与改性工艺技术
采用表面强化与改性工艺技术在一定程度上可弥补锻造模具材料的强度与表面性能等不足。可用于锻压模具制造的表面强化与改性工艺技术十分广泛，既包括传统的表面喷丸强化、滚压强化、表面淬火技术、热扩渗技术、堆焊技术和电镀硬铬技术，又包括近20年来迅速发展起来的激光冲击表面强化技术、超声冲击强化、物理气相沉积技术、化学气相沉积技术、离子注入技术、热喷涂技术、热喷焊技术、复合电镀技术、复合电刷镀技术和化学镀技术等。
锻造模具不仅要求较高的精度和质量，而且还要求具有很高的使用寿命。提高锻造模具寿命的关键措施是合理选择锻造模具材料及其表面强化与改性工艺，如采用渗碳、渗硼、多元共渗等化学热处理强化与改性工艺，在提高锻造模具寿命方面收到了很好的效果。锻造模具模膛表面的性能至关重要，因此，采用表面强化与改性处理，即采用一定的方法使锻造模具模膛表面形成强化层，既能满足锻造模具加工性能和提高使用寿命的要求，又能降低生产成本，充分发挥材料的潜力。实践证明，表面强化与改性处理是提高锻造模具质量和延长锻造模具寿命的重要途径。
这里将从锻造模具使用性能的需求与存在的问题（失效原因）入手，提出与表面强化与改性工艺技术相关的解决措施。新型表面强化与改性工艺技术，尤其是纳米表面强化与改性工艺技术的发展必将进一步推动模具制造表面工程技术的发展。除重点介绍实用锻造模具表面强化改性工艺技术外，也简要介绍了纳米制造与非晶涂层制备技术。
锻造模具的表面强化与改性工艺技术将模膛表面与基体作为一个系统进行整体设计，综合利用表面强化改性技术和涂镀层技术，使表面获得材料本身难以具备而有希望具有特定的性能。
利用现代技术改变锻造模具的材料表面、亚表面层的成分、结构和性能的处理技术称为表面改性技术，主要包括如下十类：
1）表面形成变强化
采用喷丸、滚压、挤压、高压射流、激光冲击、超声冲击、振动冲击等工艺方法使材料表面层产生弹塑性变形，引入残余压应力和产生显微组织结构的变化，以提高材料抗疲劳和应力腐蚀的能力，改善和提高零件的可靠性和耐久性。
2）表面相变强化
采用电子束、激光束等对材料表面进行快速加热，使表面、亚表面形成新的相变区和表面强化金额，从而得到具有细微结构和强化相的特殊性能表面层。
3）离子注入
利用真空系统离化出的离子，在高电压下加速，直接注入材料表面，形成很薄的离子注入层，改变材料表面的组成与结构，改善材料表面性能。
4）表面合金化（扩散渗）
将金属或非金属沉积在基体材料表面上，通过扩散作用渗入到基体材料表面内，改变材料表面的化学组成、相结构，以提高材料表面的使用性能。
5）化学转化
将金属零件放入一定的化学溶液介质中，使其表面形成钝性化合物膜层，以提高材料表面的性能。工程上常用的钝性化合物膜层主要有铬酸盐钝化膜、磷酸盐钝化膜、草酸盐钝化膜、钢铁零件表面的发蓝等。另外，工程应用中常常将表面粗糙度的降低工艺（磨光、抛光、滚光等）及表面着色等也归于化学转化这一类表面改性工艺。
6）电化学转化
在电解质溶液中和外电流作用下零件表面形成氧化膜的技术称为电化学学经改性技术。工程上也常将电化学转化改性技术称为阳极氧化或阳极化。所近来，电化学转化技术的一大展是微弧等离子体阳极氧化，它能显著提高表面硬度或形成新型彩色装饰膜层，在模具行业具有很好的应用。
7）金属电化学沉积技术
金属电化学沉积是指用电化学方法在金属制件表面沉积一层或多层金属镀层、合金镀层或复合镀层的技术，也称为电镀技术。用电镀方法可以在金属制件表面制备出功能各异的多种镀层。
8）有机与无机涂层技术
有机涂层技术主要是指采用涂料（油漆、漆料、颜料、稀料）赋予零件表面特殊的防护、装饰与阻燃、示温等功能。
无机涂层技术是在金属表面上形成无机覆盖层或表面膜。无机覆盖层或表面膜具有特定的化学组成、结构与形貌，可赋予基体与涂层体系新的性能或功能。
9）热浸镀层技术
热浸镀层技术又称为热镀，是将被镀金属材料浸于熔点较低的其他液态金属或合金中形成镀层的工艺技术。热浸镀层技术的特点是在基体金属与镀层金属之间形成一个合金层。
10）防锈技术
金属在环境介质作用下发生的化学或电化学变化称为金属腐蚀，俗称生锈或锈蚀。防锈金属是防止金属在制造加工、搬运、运输、储存及使用过程中遭受腐蚀的技术。
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