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　　对于陈晨 论文 对于陈晨 论文 导读：陈晨 论文 研究生课程（论文类）试卷 2 0 14 /2 0 15 学年第 1 学期 课程名称： 材料表面工程 课程代码： 论文题目： 表面工程技术的发展与展望 学生 陈晨 专业﹑学号： 142312107 学院： 材料科学与工程学院 摘要 本文简单介绍了传统的模具表面处理技术，综述了表面处理新技术，包括离子氮碳共渗与类金刚石复合（DLC）、稀土表面技术、纳米表面技术、激光表面处理。并对今后的发展方向作了展望。 关键词：表面处理 DLC 稀土表面技术 激光表面技术 纳米表面技术 前言 在现代生产中，模具作为一种重要的工艺设备，对于各种工业产品生产至关重要。伴随着市场经济的快速发展，各行业也都有了突飞猛进的发展，在模具应用较为广泛和深入的诸多行业，如航空航天、家电工业和汽车制造行业等，对于模具工艺作出了更为严格的要求。因此，降低生产成本、提高模具质量水平，延长其使用寿命成为行业内亟待解决的重要问题。在模具表面处理工艺中，可以通过各种表面处理技术的运用，使模具表层性能、成分与组织得以改变，进而实现模具表面性能的大幅改善与优化，例如模具的隔热性能、脱模性能和摩擦性能的增强，耐磨性、硬度、抗咬合性能得以增强，型腔表面抗擦伤能力和高温抗氧化性能、耐腐蚀性能的提高等等。使模具使用寿命得以大幅度提高。 随着模具使用的高负荷化、应力复杂化，人们对其质量与可靠性的要求日益提高，传统的单一表面处理的方法，已无法满足实际需求。对此，国内外一些研究者另辟蹊径，将传统的表面化学热处理技术如渗碳、氮化、离子氮化等，电镀技术如镀铬、铜和装饰镀金等与现代的CV D、P V D等薄膜技术相结合，发挥它们各自的优势，相互补充，提高材料的表面性能．当今这种相互结合的表面处理技术，即表面复合处理技术已成为表面处理技术的研究热点之一【1】。 1 表面处理的方法 按模具的用途来分，可将其分为冷作模具、热作模具及塑料模具．模具的最终使用寿命是其综合性能的体现，只有将热处理工艺与表面处理技术很好地匹配，才能使模具既有心部的强韧性，又有表面的耐磨、耐蚀及耐疲劳性。常用的表面强化技术和表面涂层方法列于表1【2】。 表1 常用的表面处理方法 表面处理类型 化学处理 方法 a.渗碳和碳氮共渗； b.渗氮或氮碳共渗； c.氧氮共渗，碳氮共渗和多元 共渗，硫氮碳共渗稀土催渗和 多元共渗； d.渗硼和渗金属 高能束表面强化 激光表面涂覆； 激光表面处理； 离子注入等 适用于冷作模具 工模具 主要用途 适用于热作模具和刀具、冷加 表面涂层 化学气相沉积（CVD）; CVD适用于刀具；根据模具 等离子体增强化学气相沉积不同的使用温度选择合适的 （PCVD）； PVD涂层 物理气相沉 3 4 5 对于陈晨 论文 导读：陈晨 论文积（CVD） 表1是一些传统表面处理的方法，在此不作赘述，下面重点介绍几种新型表面处理技术。 2 表面处理新技术 2.1 离子氮碳共渗与类金刚石复合[3] DLC(Diamond—Like Carbon，简称DLC)类金刚石涂层的工业化始于20世纪末。它可以使用物理气相沉积或化学气相沉积 的方法在模具零件表面获得DLC涂层，通常情况下使用物理气相沉积技术 PVD。DLC是在真空环境中利用电离沉积技术在模具表面形成 DLC涂层。DLC涂层是一种在微观结构上含有金刚石成分的涂层。构成DLC的元素为碳原子，碳原子之间不同的结合方式，最终产生不同的物质，金刚石碳以SP3键的形式结合，石墨以SP2键的形式结合。类金刚石(DLC)的碳以SP2和SP3键的混合形式结合。SP3的比例越高，膜层越接近天然金刚石，硬度越高，SP2比列越高，膜层越接近石墨 ，其自润滑性能越好，摩擦系数越小，但硬度会降低。DLC具有高硬度(10~80GPa )、低摩擦系数 (0.07~0.3 )、高弹性模量、高的声传播速率、高热导率、可调带隙宽度( 1.2~2.7eV) 、 可调的电阻率和折射率、良好的透光性(厚度较小时)、良好的化学惰性和生物相容性、低的表面能等特性。 2.2.1 DLC处理的优缺点 DLC类钻石膜的优点：采用真空环境中物理气相沉积(PVD)加工，处理温度低于240oC，因此产品不易变形，表面无杂质污染。表面生成SP3和SP2键结合SP3键是钻石结构，表面硬度特别高，SP2键是石墨结构，具有良好的润滑特性。根据两者比例，DLC膜层的表面显微维氏硬度从2000~6000HV，膜层具有极高的表面硬度，耐腐蚀性、耐磨损性能、很低摩擦系数，适合成形模、拉伸模 ，特别是对脱模困难的成形和拉伸模具。 DLC类钻石膜