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摘要：我国的塑料模具技术水平在工业化进程中取得了巨大的进步，但与发达国家的塑料模具技术水平相比，仍存在着很大的差距，我国塑料模具技术水平有着很大的提升和发展空间。如何提高塑料模具使用性能及使用寿命，是当前塑料模具研究的一大课题。
关键词：塑料模具；表面强化技术
引言
塑料制品在日常生活中和工业制造中的应用越来越广泛，对塑料模具表面进行强化处理可以提高塑料模具表面硬度、耐磨性及耐蚀性，有效提高其使用性能及使用寿命。本文从表面热处理，化学热处理，化学镀等方面，阐述塑料模具表面强化技术方面的应用和发展。
一、塑料模具概述
塑料模具，即在塑料加工工业中与成型机配套使用，使生产出的塑料制品构型完整、尺寸精确的工具。比如，组合式塑料模具可用于压塑、挤塑、吹塑、注射、低发泡成型等多种制作方式，组合式塑料模具一般由凹模和凸模组成。其中，凹模具有可变型腔，由凹模组合基板、凹模组件、凹模组合卡板组成；凸模具有可变型芯，由凸模组合基板、凸模组合卡板、凸模组件、侧截组合板、型腔截断组件组成。可通过凹模、凸模、辅助成型系统的组合变化来加工不同形状、不同尺寸的塑料制品。
由于塑料品种繁多，加工方法多样，塑料成型机及塑料制品结构有繁有简，为满足塑料制品的生产要求，塑料模具的种类和结构形式种类也应多种多样。由于不同塑料制品的成型方法不同，对应不同工艺要求，塑料模具可以分为挤出成型模具、注射成型模具、高发泡聚苯乙烯成型模具、吸塑成型模具等。
二、塑料模具的表面强化技术
2.1表面热处理
表面热处理根据其方法不同可分为表面淬火，化学热处理两种形式。
（1）塑料模具的化学热处理是指将模具放在一定温度的活性介质中进行保温，从而使几种元素渗入模具的表面，使模具表面的化学成分，组织形式和性能发生改变。塑料模具的化学热处理形式包括渗碳，渗氮，渗硼，渗硫，渗硌，渗钒及共渗稀土等几种处理方式。
（2）表面淬火技术是指对于塑料的表面进行热处理，改变其表面组织和性能的技术方式，包括感应加热淬火，火焰加热表面淬火，接触电阻加热淬火，激光表面加热淬火等几种不同的淬火方式。通过模具表面的急速加热和急速冷却的方式，可使模具表面在一定厚度内变的硬化从而使其韧性增加，模具就不容易发生变形，模具表面也不会再使用中变得粗糙。另外，模具表面的分型面很容易出现溢料等现象，通过对模具型腔口处的模具局部淬火，可解决因分型面和型腔周围塌陷而产生的溢料现象。
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（3）渗碳处理一般应用于电工铁，低碳钢及碳合金钢经挤压加工型腔的塑料模具的处理中。通过固体，液体，气体，等离子体等渗透方法，可在塑料模具的表面形成含碳量为0.8%～1.5%的渗碳层，辅以淬火，回火等处理可使炭层的硬度得以强化。但由于渗碳处理的温度较高，模具会产生较大的变形情况，因此不适用于对精度要求较高的塑料模具。
（4）渗氮处理相比于渗碳处理的优点在于，模具渗氮处理一般是在相对较低的温度下进行。其处理的方式和渗碳处理一样，也包括固体，气体，液体，等离子体等几种处理方式。塑料模具经过渗氮处理，其表面的硬度会得到显著提高，并且其耐磨性和抗腐蚀性也能得到显著的提升，会获得一定的热硬性。由于渗氮处理的处理温度相对较低，因此可用于对精度要求比较高的塑料模具。
（5）碳氮共渗是在温度为820～860度的温度下将碳和氮同时渗入塑料模具的处理方式，渗入元素主要以碳为主。碳氮共渗集合了渗碳和渗氮的共同优点，比渗氮处理具有更高的抗压强度和更低的表面脆性，比渗碳处理具有更高的抗磨性，抗疲劳性和抗腐蚀性。
（6）氮碳共渗是指在塑料模具的表层同时渗入氮和碳，渗入元素以氮为主的化学热处理方式。氮碳共渗处理后的塑料模具具有优良的耐腐蚀性，耐磨性，及抗疲劳性等特点。
（7）渗硫技术处理的原理是通过在塑料模具表面形成低摩擦系数的硫化物层，凭借其优良的减摩作用来避免一些关键摩擦部位的过早磨损。常用的渗硫工艺具有液体，气体，等离子体等方法。
（8）渗硼技术是指在塑料模具的表面渗入硼或以硼为主的复合基德化学热处理形式。渗硼处理后的塑料模具的耐磨性能非常优异，明显由于渗碳和渗氮处理的模具，并具有良好的抗腐蚀性能。一些性能良好的渗硼技术处理过的塑料模具甚至可取代昂贵的合金钢材料。但由于渗硼处理的温度一般比较高，需要注意塑料模具变形的情况发生。
（9）共渗稀土技术实在热处理过程中加入适量的稀土元素，从而使塑料模具表面的组织结构，物理化学机能等获得显著改善。经过共渗稀土技术处理过的塑料模具的强度，抗腐蚀性，抗磨性等都为得到明显提升。
2.2电镀和化学镀处理
电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性（镀层金属多采用耐腐蚀的金属）、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性和表面美观。电镀一般分为金属电镀和复合电镀两种处理方式，其具有处理温度低，塑料模具不易发生变形等优点。工业上常用的有镀铬等形式。化学镀也称无电解镀，是在无外加电流的情况下借助合适的还原剂，使镀液中金属离子还原成金属，并沉积到零件表面的镀覆方法。化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。化学镀是一种新型的金属表面处理技术，该技术以其工艺简便、节能、环保日益受到人们的关注。化学镀使用范围很广，镀金层均匀、装饰性好。在防护性能方面，能提高产品的耐蚀性和使用寿命；在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性、润滑性能等特殊功能。
2.3气相沉积
气相沉积技术是利用气相中发生的物理、化学过程，在工件表面形成功能性或装饰性的金属、非金属或化合物涂层。气相沉积技术按照成膜机理，可分为化学气相沉积、物理气相沉积和等离子体气相沉积。经过气相沉积技术处理过的塑料模具具有很高的抗磨性，抗氧化性和耐腐蚀性，模具的使用寿命会得到显著提高。
结束语：对模具表面强化技术的研究可以充分发挥塑料模具的发展潜力，有效提高塑料模具的性能及使用寿命，对推动我国塑料制品行业及国民经济的发展有重大意义。因此要重视模具表面强化处理的理论研究及应用研究，积极研发先进设备，以进一步推广塑料模具的应用范围。
参考文献
[1]谢全.塑料模具的表面强化技术研究[J].企业导报，2013，（9）：31-32.
[2]杨常勇，蒋建清，等.化学镀Ni-P在塑料模具表面的应用[J].江苏冶金，2010，33（1）：65-66.
论文作者:曾凡鸿
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第25期
论文发表时间:2018/1/30
标签：塑料模具论文; 表面论文; 模具论文; 渗碳论文; 技术论文; 金属论文; 性能论文; 《建筑学研究前沿》2017年第25期论文;