模具包括許多種,其中壓鑄模具是模具的一個大類,隨著對技術(shù)要求的不斷提高,對壓鑄模具的綜合力學(xué)性能、壽命等提出了更高的要求。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。

　　對壓鑄模具的表面處理技術(shù)要求較高。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)中才能達到對壓鑄模具高效率、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。近年來,各種壓鑄模具表面處理新技術(shù)不斷涌現(xiàn),但總的來說可以分為以下三個大類(1)傳統(tǒng)熱處理工藝的改進技術(shù);(2)表面改性技術(shù),包括表面熱擴滲處理、表面相變強化、電火花強化技術(shù)等;(3)涂鍍技術(shù),包括化學(xué)鍍等。本文主要來介紹下表面改性技術(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。進行滲碳處理時,主要的工藝方法有固體粉末滲碳、氣體滲碳、以及真空滲碳、離子滲碳和在滲碳氣氛中加入氮元素形成的碳氮共滲等。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,將會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。

　　滲氮及有關(guān)的低溫?zé)釘U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、擴滲溫度較低(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,不少都要進行氮化處理,且以滲氮代替一次回火,表面硬度高達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)�化層出現(xiàn)薄而脆的白亮層時,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,要嚴格控制工藝,避免脆性層的產(chǎn)生。

　　最近,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。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。再如法國開發(fā)的硫氮碳共滲后進行氮化處理的oxynit工藝,應(yīng)用于有色金屬壓鑄模具則更具特點。