模具制造工艺学第十四章 塑料模的表面处理.pptVIP

* 第十四章 塑料模的表面处理 第一节、表面处理的分类、特点及应用 一、电化学方法(电镀) 这种方法的特点是利用电极反应，在塑料模表面形成电镀覆层。如镀铬、镀镍磷合金以及复合电镀等。 目的：提高塑料模表面的耐腐蚀性和耐磨性。 铬的特性：铬是稍带蓝色的银白色金属，在大气中具有强烈的钝化能力，能长久保持金属光泽，在硝酸、硫酸、硫化物以及许多有机酸中均不发生化学反应。镀铬层的硬度高达l000HV，因而具有优良的耐磨性。镀铬层还有较高的耐热性，在空气中加热到500℃时，其外观和硬度仍无明显变化。 镀铬按用途不同分为防护性镀铬和耐磨镀铬两大类。 二、化学方法(化学镀) 这种方法的特点是在没有外电流通过的条件下，利用化学物质的相互作用，在塑料模表面形成镀覆层。如化学镀镍和化学镀镍磷合金等。 目的：提高塑料模表面的耐腐蚀性和耐磨性。 化学镀的特点：无须外加直流电源设备；镀层致密气孔少；不存在电力线分布不均匀的影响，对几何形状复杂的塑料模也能获得厚度均匀的镀层。但是，化学镀与电镀相比，所用溶液的稳定性较差，溶液的维护、调整和再生都比较麻烦，此外，材料的成本费用也较高。 化学镀镍层的的特点： 电镀镍层的硬度仅160～180HV，而化学镀镍层的硬度却高达300～500HV。用热处理方法还可大大提高化学镀镍层的硬度，例如，在400℃加热1h后，其硬度可升高到1000HV左右。由于化学镀镍能获得较高的表面硬度，因此，对防止塑料模发生早期磨损和腐蚀是很有效的。 三、化学热处理 塑料模与化学物质相接触，在高温下使有关元素进入模具表面以形成反应层或扩散层的过程称为化学热处理。 常用的方法：渗碳、碳氮共渗、氮碳共渗以及氮化都是提高钢制塑料模耐磨性的化学热处理方法。 （1）渗碳： 是应用最早和应用最广的化学热处理工艺，这种工艺是将低碳(或低碳低合金)钢塑料模放在高碳活性介质中加热到奥氏体状态，使碳原子渗入而获得碳含量高的表面层后再进行淬火并低温回火。由于塑料模的表层硬度大大提高，因此其耐磨性极好。 （2）碳氮共渗 碳氮共渗与渗碳相比，其处理温度较低(700～880℃)，渗后可直接淬火，而且变形也小。由于氮原子的渗入，提高了渗层的碳浓度，塑料模的耐磨性会更高。 低温氮碳共渗是以氮化为主的化学热处理，该工艺也称为软氮化。由于处理温度低，模具变形小，近年来在塑料模的表面处理中也得到了应用。 （3）氮化 氮化可在钢铁表面形成高硬度的氮化物层。氮化属于铁素体状态下的化学热处理，其特点是，处理温度(一般为520～570℃)低，模具变形甚微。此外，氮化层的硬度高达l000～1200HV，其耐磨性甚至比渗碳淬火的还要高。含有铬、钼、铝、钒和钛等合金元素的钢种比碳钢有更优良的氮化性能，用作塑料模时进行氮化处理可大大提高耐磨性。 四、真空镀与气相镀 此法是利用材料在高真空下气化或受激离子化而在塑料模表面形成镀覆层的过程，其常见的工艺有PVD、PCVD、CVD以及PECVD等。 1．PVD PVD(Physical Vapor Deposition)即物理气相沉积的英文缩写，它包括真空蒸发、溅射和离子镀三种方法。 真空蒸发：金属在1.33×l0-2～1.33×10-4Pa或更高的真空中加热蒸发并在工件上沉积成膜的方法 。 溅射 ：是利用荷能粒子轰击靶材而使其表面原子逸出，所逸出的靶材原子在工件表面沉积成膜的方法。 离子镀 ：是在1.33×10～1.33×l0-1Pa的氩气中形成辉光放电的同时所进行的蒸发镀膜。 在PVD中应用较多的是离子镀，离子镀膜法包括直流放电法、弧光放电法、空心阴极法、高频激励法、电场蒸发法、多阴极法、聚集离子束法和活性反应法等等。 离子镀膜法具有附着力强、镀层不易剥落、绕射性好、镀膜厚度均匀、镀层致密、针孔气泡少以及可镀材料广等优点。目前用于塑料模主要是镀氮化钛、碳化钛以及碳氮化钛，这些镀层的硬度高达2000HV以上。 2．CVD CVD(Chemical Vapor Deposition)即化学气相沉积的英文缩写，它是使镀层材料的挥发性化合物气体发生分解或化学反应并在工件上成膜的方法。 利用CVD方法不但可在塑料模表面沉积碳化物(如TiC、SiC、ZrC或BC)、氮化物(BN