一、主流表面處理技術(shù)原理與性能對(duì)比

1. TD 處理（熱擴(kuò)散滲金屬）

• 原理：將模具浸入熔融硼砂鹽浴中，使金屬元素（如 V、Nb、Cr）擴(kuò)散至表面，形成碳化物層（VC、NbC 等），厚度通常為 5-15μm。

• 性能優(yōu)勢(shì)：

• 超高硬度：表面硬度達(dá) 2800-3200HV，是模具鋼基體的 5-8 倍，顯著提升抗磨粒磨損能力。

• 低摩擦系數(shù)：碳化物層表面光滑，摩擦系數(shù)約 0.1-0.2，減少鋁合金、高強(qiáng)度鋼沖壓時(shí)的粘模現(xiàn)象。

• 耐高溫性：可在 500℃以下保持性能穩(wěn)定，適用于熱成型模具。

• 典型應(yīng)用：汽車(chē)覆蓋件模具（如車(chē)門(mén)板、引擎蓋）、高強(qiáng)度鋼沖壓模具，壽命可提升 3-5 倍。

2. PVD 處理（物理氣相沉積）

• 原理：通過(guò)真空蒸發(fā)、濺射等方式將金屬或化合物（如 TiN、TiCN、AlTiN）沉積在模具表面，形成 1-5μm 的薄膜。

• 性能優(yōu)勢(shì)：

• 多樣化硬度：TiN 硬度約 2000HV，AlTiN 可達(dá) 3000HV 以上，兼具高硬度與抗氧化性（耐溫達(dá) 600℃）。

• 良好耐腐蝕性：鍍層隔絕模具與潮濕環(huán)境接觸，尤其適合沿海地區(qū)或使用水性潤(rùn)滑劑的工況。

• 表面光潔度高：鍍層粗糙度 Ra≤0.2μm，減少?zèng)_壓件表面劃傷。

• 典型應(yīng)用：精密沖壓模具（如電子元件模具）、不銹鋼沖壓模具，壽命提升 2-4 倍。

3. 鍍鉻（硬鉻電鍍）

• 原理：通過(guò)電鍍工藝在模具表面沉積鉻層，厚度通常為 10-50μm。

• 性能優(yōu)勢(shì)：

• 成本低：工藝成熟，設(shè)備投入少，適合批量生產(chǎn)。

• 良好耐磨性：硬度達(dá) 800-1200HV，適用于一般強(qiáng)度鋼沖壓。

• 修復(fù)性強(qiáng)：磨損后可重新鍍鉻，降低維護(hù)成本。

• 典型應(yīng)用：普通鋼板沖壓模具（如內(nèi)飾件模具）、對(duì)耐腐蝕性要求不高的場(chǎng)景，壽命提升 1-2 倍。

4. 其他表面處理技術(shù)

二、表面處理對(duì)模具壽命的影響機(jī)制

1. 耐磨性提升的核心作用

• 磨粒磨損控制：TD 處理的碳化物層可有效抵抗高強(qiáng)度鋼沖壓時(shí)的 “犁溝效應(yīng)”，例如某車(chē)企用 TD 處理的模具沖壓 1000MPa 級(jí)熱成型鋼，壽命從 5 萬(wàn)次提升至 20 萬(wàn)次。

• 粘著磨損抑制：PVD 的 TiCN 涂層與鋁合金的親和性低，在新能源汽車(chē)電池殼沖壓中，未處理模具每 5000 次需修模，而涂層模具可連續(xù)生產(chǎn) 3 萬(wàn)次。

2. 抗腐蝕性與環(huán)境適應(yīng)性

• 鍍鉻層的防銹能力：在潮濕工況下，未處理模具 3 個(gè)月出現(xiàn)銹蝕，鍍鉻模具可維持 1 年以上無(wú)銹跡。

• PVD 涂層的化學(xué)穩(wěn)定性：AlTiN 涂層在酸性潤(rùn)滑劑（pH＜4）環(huán)境中，耐蝕性比鍍鉻層高 3 倍，適合新能源汽車(chē)電池組件的防腐蝕需求。

3. 熱疲勞與熱磨損改善

• TD 處理的耐高溫性：在熱成型模具（工作溫度 400-500℃）中，TD 涂層可減少熱裂紋產(chǎn)生，某車(chē)企的 B 柱熱成型模具壽命從 1 萬(wàn)次提升至 4 萬(wàn)次。

• PVD 的隔熱效應(yīng)：AlTiN 涂層的熱導(dǎo)率低（約 10W/m?K），可降低模具表面溫度 30-50℃，減少熱疲勞損傷。

三、表面處理技術(shù)的選擇與優(yōu)化策略

1. 根據(jù)沖壓材料匹配技術(shù)

2. 根據(jù)模具部位定制處理

• 凸模與凹模的差異化：凸模主要受摩擦磨損，優(yōu)先選 TD 或 AlTiN；凹模因接觸面積大，可選 PVD+DLC 復(fù)合涂層。

• 易磨損區(qū)域強(qiáng)化：翻邊模的圓角部位采用激光熔覆（WC-Co 合金），局部壽命可提升 5-8 倍。

3. 工藝協(xié)同優(yōu)化

• 預(yù)處理與后處理結(jié)合：模具表面先進(jìn)行拋光（Ra≤0.4μm）再做 PVD 涂層，附著力提升 40%。

• 潤(rùn)滑工藝匹配：TD 處理模具建議使用極壓潤(rùn)滑劑（含硫、磷添加劑），增強(qiáng)邊界潤(rùn)滑效果；DLC 涂層可配合水基潤(rùn)滑劑，降低成本。