提升塑料模具寿命：先进表面强化技术全解析

材料技术持续发展使塑料制品广泛应用于工业制造和日常生活，对塑料模具性能和寿命提出更高要求。如何提高塑料模具性能和寿命是当前研究重点。研究发现，塑料模具表面强化技术是提升性能寿命的关键。通过表面强化可提高模具表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能，有效改善模具性能和寿命。

什么是塑料模具？

塑料模具是塑料加工中配合成型机器使塑料制品结构完整、尺寸精确的工具。 如组合塑料模具可用于压缩成型、挤出成型、吹塑成型、注塑成型等多种生产方法。组合塑料模具一般由凸模和凹模组成。通过凸模、凹模及辅助成型系统组合可加工不同形状尺寸塑料制品。

塑料种类多、成型机和制品结构各异、加工方法多样。为满足生产要求，塑料模具类型众多。按工艺方法分：注塑模、挤出模、高发泡聚苯乙烯成型模、吸塑模等。

塑料模具性能要求

塑料模具配合成型机使用，温度一般150-200℃，即模具工作中同时承受压力和温度。基本性能要求：

1. 良好型腔表面光洁度：优质塑料制品对型腔粗糙度要求高，模具型腔表面应抛光降低粗糙度。
2. 足够表面硬度、耐磨耐腐蚀性：工作中承受大压力和摩擦，须保证表面有足够硬度、刚性、耐磨性和耐腐蚀性。
3. 优良切削加工性：模具有时需按实际切削，模具钢应有良好可加工性。
4. 良好热稳定性：因模具结构复杂难二次加工成型件，生产中应用热稳定性强材料作原料，确保模具变形小、尺寸变化小。

塑料模具表面处理技术

按工艺特点，塑料模具表面处理分表面热处理、电镀、化学镀、气相沉积等。

塑料模具表面热处理

包括表面淬火和化学热处理。

• 表面淬火：通过剧烈温度变化改变模具表面组织性能，获得高硬度强耐磨表面，保持模具内部原有良好韧性。表面淬火技术可快速加热淬火，使塑料表面快速达淬火温度，热量未渗透工件芯部前即刻冷却，实现局部淬火。
• 表面扩散化学热处理：化学热处理是热处理工艺。将工件在特定介质中加热保温，介质中活性原子渗入工件表层，改变表层化学成分和微观结构，使工件表层获得特殊性能。类型含渗碳、渗氮、碳氮共渗等，旨在提高工件表面硬度、耐磨性、疲劳强度。渗氮、渗硅、渗铝等用于提高耐腐蚀性和抗氧化性。目前应用最广泛的是渗碳、渗氮、碳氮共渗。

塑料模具热处理注意事项

(1) 注意残余应力引起变形。 钢经磨削、弯曲、切削后内应力高。需消除这些工序产生的应力，否则热处理时变形。如模具零件先粗加工（留足精加工余量）消除应力，先将模具加热至250-300℃保温足够时间，再冷至室温，然后精加工。
(2) 注意热处理加热过快引起变形。 热处理升温应足够慢使模具各部分温度基本均匀。快速加热时薄截面膨胀快于厚截面，在模具接处产生应力，超过钢屈服强度则变形。快速加热时薄截面先达临界温度收缩而厚截面仍膨胀，也会变形。慢加热产生应力低于屈服强度，不变形。

电镀与化学镀

塑料模具表面电镀含金属电镀和复合电镀。 处理温度低、易加工是电镀显著优势。常用电镀含铬镀、镍镀。复合电镀指电镀过程中金属与固体颗粒同时在电镀液中沉积形成涂层。固体颗粒可按性能要求选不同材料。复合电镀可增强模具表面耐磨性、耐腐蚀性、耐热性。

化学镀均匀镀能力和深镀能力优于电镀。可使模具表面涂层厚度均匀、涂层致密间隙小。化学镀另一优势是设备简单易操作。

气相沉积

气相沉积利用气相中化学物理过程改变工件表面成分，在模具表面形成具有特殊性能的金属或化合物涂层。气相沉积分三类：化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、等离子体增强化学沉积。 气相沉积处理后模具表面可具高耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性，显著提升模具性能和寿命。

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