模具表面硬化处理(CMF实验室｜PVD处理工艺)

Posted 2023-05-30

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模具表面硬化处理(CMF实验室｜PVD处理工艺)

PVD(Physical Vapor Deposition)，指利用物理过程实现物质转移，将原子或分子由源转移到基材表面上的过程。它的作用是可以使某些有特殊性能（强度高、耐磨性、散热性、耐腐性等）的微粒喷涂在性能较低的母体上，使得母体具有更好的性能！

PVD简介

随着汽车行业的飞速发展及工艺水平的提高，尤其是高强度板在汽车钣金上的广泛应用，冷作模具易发生变形、磨损、疲劳和断裂等失效形式，严重影响了模具的使用寿命。在汽车模具领域，表面处理技术主要是解决冲压件的拉伤问题，以及提高模具使用寿命。单传统的TD、电镀、熔射由于受变形量、镀膜次数以及镀膜均匀性的限制已不能满足高速发展的需要。

决此类问题，在冲压领域引进了一种新型表面处理工艺——PVD。PVD(Physical VaporDeposition)——物理气相沉积，是指利用物理过程实现物质转移，将原子或分子由源转移到基材表面上的过程。它的作用是可以使某些有特殊性能(强度高、耐磨性、散热性、耐腐性等)的微粒喷涂在性能较低的母体上，使得母体具有更好的性能。

PVD技术工作原理

PVD表面处理工艺的工作原理为：将要镀膜处理的工件2置于真空容器1的电弧蒸发源3中，在高真空条件下，通过电弧蒸发源加热使其蒸发，当蒸发分子的平均自由程大于真空室的线性尺寸以后，蒸汽的原子和分子从蒸发源表面溢出后，很少受到其他分子或原子的冲击与阻碍，可直接到达工件基体表面上，遇有基体温度较低，便凝结其上而成膜。

PVD表面处理技术要求

为了保证处理后的工件硬度和使用寿命，PVD处理技术对原材料有一定的要求。

(1)材质要求：高速钢、预硬钢、热作模具钢、工具钢、冷作模具钢。比如：T10A钢、7SiCrMnMoV钢、CrWMn钢或Cr12Mo1V1等。

(2)热处理要求：工具钢、冷作模具钢材经过三次500℃以上的高温回火。

(3)尺寸要求：最大尺寸600mm×400mm×280 mm。孔径/孔深比或槽宽/槽深比应大于1。

(4)其他要求：模具上必须有可供上挂夹持用的孔、螺纹孔、台阶等，以供后续包绑、上挂用。

具体实施方式

(1)对镶块进行补焊及抛光处理，补焊后必须进行回火去应力处理。冲压模具Ra＜0.5μm，而成形面需Ra＜0.2μm，便于提高PVD 处理后效果。

(2)脱脂处理。包含4个步骤：①去油；分三个超声波清洗槽，每个槽里面的清洗剂含量逐渐降低，每个槽清洗时间为5～10min。②清水去污；分三个清水清洗槽，第一个槽清水喷淋，时间为3min，第二和第三个槽用超声波清洗，时间均为3min。③去离子水清洗；分为三个槽，第一、第二槽为去离子水超声槽，时间3min，第三个槽为去离子水浸泡清洗，时间3min。④脱水；用热风吹8～10min，保证工件干燥。

(3)喷砂处理。所选喷料为铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂或海南砂中的一种。喷砂步骤能够使工件表面或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。

(4)对镶块进行PVD处理。①氮化处理；将PVD 炉抽真空，通入液氨，加热使氨气蒸发对冷冲压模具表面进行处理。②涂层沉积；具体选用TiN、CrN、TiCN、TiAlN或CrAlN中的一种，根据工件不同的要求，选用涂层种类。