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電鑄模具的表面強化熱處理

電鑄模具表面強化處理工藝主要有氣體氮化法、離子氮化法、點火花表面強化法、滲硼、TD法、CVD法、PVD法、激光表面強化法、離子注入法、等離子噴涂法等等。

① 氣體軟氮化：使氮在氮化溫度分解后產生活性氮原子，被金屬表面吸收滲入鋼中并且不斷自表面向內擴散，形成氮化層。模具經氮化處理后，表面硬度可達HV９５０～１２００，使模具具有很高的紅硬度和高的疲勞強度，并提高模具表面光潔的度和抗咬合能力。
② 離子氮化：將待處理的模具放在真空容器中，充以一定壓力的含氮氣體（如氮或氮、氫混合氣），然后以被處理模具作陰極，以真空容器的罩壁作陽極，在陰陽極之間加４００～６００伏的直流電壓，陰陽極間便產生輝光放電，容器里的氣體被電離，在空間產生大量的電子與離子。在電場的作用下，正離子沖向陰極，以很高速度轟擊模具表面，將模具加熱。離能正離子沖入模具表面，獲得電子，變成氮原子被模具表面吸收，并向內擴散形成氮化層。應用離子氮化法可提高模具的耐磨性和疲勞強度。
③ 點火化表面強化：這是一種直接利用電能的高能量密度對模具表面進行強化處理的工藝。它是通過火花放電的作用，把作為電極的導電材料溶滲進金屬工件表層，從而形成合金化的表面強化層，使工作表面的物理、化學性能和機械性能得到改善。例如采用WC、TiC等硬質合金電極材料強化高速鋼或合金工具鋼表面，可形成顯微硬度HV１１００以上的耐磨、耐蝕和具有紅硬性的強化層，使模具的使用壽命明顯得到提高。點火花表面強化的優點是設備簡單、操作方便，處理后的模具耐磨性提高顯著；缺點是強化表面較粗糙，強化層厚度較薄，強化處理的效率低。
④ 滲硼：由于滲硼層具有良好的紅硬性、耐磨性，通過滲硼能顯著提高模具表面硬度（達到HV１３００～２０００）和耐磨性，可廣泛用于模具表面強化，尤其適用于處理在磨粒磨損條件下的模具。但滲硼層往往存著較大的脆性，這也限制了它的應用。
⑤ TD熱處理：在空氣爐或鹽槽中放入一個耐熱鋼制的坩堝，將硼砂放入坩堝加熱熔化至８００℃～１２００℃，然后加入相應的碳化物形成粉末（如鈦、鋇、鈮、鉻），再將鋼或硬質合金工件放入坩堝中浸漬保溫１～２小時，加入元素將擴散至工件表面并與鋼中的碳發生反應形成碳化物層，所得到的碳化物層具有很高的硬度和耐磨性。
⑥ CVD法（化學氣相沉積）：將模具放在氫氣（或其它保護氣體）中加熱至９００℃～１２００℃后，以其為載氣，把低溫氣化揮發金屬的化合物氣體如四氯化鈦（TiCI４）和甲苯CH4（或其它碳氫化合物）蒸氣帶入爐中，使TiCI4中的鈦和碳氫化合物中的碳（以及鋼表面的碳分）在模具表面進行化學反應，從而生成一層所需金屬化合物涂層（如碳化鈦）。
⑦ PVD法（物理體相沉積）：在真空室中使強化用的金屬原子蒸發，或通過荷能粒子的轟擊，在一個電流偏壓的作用下，將其吸引并沉積到工件表面形成化層。利用PVD罰可在工件表面沉積碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁等多種化合物。
⑧ 激光表面強化：當具有一定功率的激光束以一定的掃描速度照射到經過黑化處理的模具工作表面時，將使模具工作表面在很短時間內由于吸收激光的能量而急劇升溫。當激光束移開時，模具工作表面由基材自身傳導而迅速冷卻，從而形成具有一定性能的表面強化層，其硬度可提高１５～２０％，此外還具有淬火組子細小、耐磨性高、節能效果顯著以及可改善工作條件等優點。
⑨ 離子注入：利用小型低能離子加速器，將需要注入元素的原子，在加熱器的離子源中電離成離子，然后通過離子加熱器的高電壓電場將其加熱，成為高速離子流，再經過磁分析器提煉后，將離子束強行打入置于靶室中的模具工作表面，從而改變模具表面的顯微硬度和粗糙度，降低表面摩擦系數，最終提高工作的使用壽命。

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