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提高模具壽命的秘訣!!瑞士pvd涂層技術

pvd涂層技術，適用于注塑、五金、壓鑄模具、零部件和切削工具，具有抗磨損和耐高溫，使用壽命可提升2~10倍，能夠顯著提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。目前仍有不少模具企業(yè)缺乏對這項技術的了解。

一、pvd涂層在塑料模具中的應用

塑料模具由于要求較高，故其耐用性更加受到關注。例如所生產(chǎn)的塑料中帶有玻璃纖維，容易磨損模具表面，或脫模時需要提高潤滑的性能。pvd涂層由于其獨有的潤滑性及高的硬度，可以大大改善生產(chǎn)過程中所遇到的上述問題。

1、 鈹銅模具

鈹銅的特點是散熱快，淬火后硬度為“36-42hrc”。散熱快(比鋼材快3倍)代表注塑生產(chǎn)周期可以縮短，產(chǎn)量更高。鈹銅價格昂貴，比一般塑料鋼材貴，所以任何的磨損、報廢或修磨的成本都很高�；�于硬度較低，所以，表面磨損是其碰到的比較嚴重的問題。

考慮到硬度及鈹銅的特性，涂層公司特別為鈹銅模具設計了一套完善的pvd涂層方案tin-becu，提高了鈹銅表面耐磨性，同時又不會降低其導熱性高的特性。

2、 精密模具

塑料模具零件有些材料采用低溫回火并有些零件的形狀結構有易變形的特點，因此，采用高溫處理的pvd涂層方案并不合適。在這種情況下，crnc是的選擇。crnc抗化學腐蝕能力強，而且它的硬度也不低于hv2000，足以應付塑料生產(chǎn)所要求的硬度，是塑料模具的選擇。

而精密模具鑲件的特點是公差小、深槽多，要做到不變形及涂層的均衡并不容易。涂層公司對塑料模具的應用了如指掌，應用crnc涂層為客戶解決模具磨損的問題。

3、 高速多型腔大批量生產(chǎn)模具

透明塑料瓶是典型高速多型腔大批量生產(chǎn)模具，其模具在高速生產(chǎn)的情況下，對表面的要求特別高，如：表面硬度高、拋光至鏡面及脫模能力良好等。一般歐美生產(chǎn)商都樂意采用mirror-gold pvd涂層處理來增強模具表面的硬度，并提高潤滑脫模能力。由于pvd涂層的高硬度及良好的潤滑性能，因此能縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)量。

4、 含玻纖高磨損模具

現(xiàn)今汽車制造商正想方設法在不影響安  全、質(zhì)量的情況下，不斷降低汽車的總重量，從而達到省油的目的。工程塑料質(zhì)輕且強度高，是汽車零部件的良好材料。但如果碰到生產(chǎn)諸如尼龍加玻纖的工程塑料產(chǎn)品時，不管是什么類型的模具鋼材，其表面磨損都特別厲害。為了延長使用壽命，一般歐美汽車生產(chǎn)商均愿意采用pvd涂層。無錫一家大型汽車配件模具及制品生產(chǎn)商知道pvd涂層的好處后，其所有生產(chǎn)尼龍汽車配件的模具均采用了pvd涂層，從而提高了模具的使用壽命。

二、pvd涂層在五金模具中的應用

對五金模具而言，因五金行業(yè)一般需要在金屬薄片上沖孔、褶彎成型等。常用的沖壓配件，如沖棒，經(jīng)常與被加工材料摩擦。為了延長其使用壽命，絕大多數(shù)需要表面使用pvd涂層。

1、 五金沖壓模具

五金沖壓通過剪切的原理，把五金薄片沖成不同的形狀。根據(jù)其加工過程，磨損、塑性變型、崩角都是其破壞的機理，所以理想的沖壓模具必須同時擁有高硬度和高韌性。硬度高可確�？鼓�損性能好，韌性好代表抗崩角性能好。

基于模具鋼材的物理性能限制，例如常用的d2材料，其硬度過hrc62，因此采用ticn pvd涂層是提高表面抗磨損的辦法，例如氮化鈦pvd涂層表面硬度可達到hv2400，對解決磨損問題有直接的幫助作用。不過，塑性變型還需要基體的硬度來承擔。沖棒是沖壓常用的模具，一般采用tin-mirror和ticn涂層。

2、五金成型模具

良好的五金拉伸模具要求硬度高，兼有潤滑性能良好的表面。一般的冷作鋼可以達到hrc62，但鋼材表面潤滑度低，pvd涂層可以滿足這兩方面的要求。ticn是很好的拉伸涂層，其硬度可達到hv3700，但摩擦系數(shù)可低于0.2。

三、pvd涂層在壓鑄模具中的應用

壓鑄模具的生產(chǎn)條件嚴苛，在高溫的金屬溶液，通過高壓力注射，并且模具表面不停的熱脹冷縮，導致壓鑄模具的使用壽命很短，在生產(chǎn)時不停的需要修模、維護。pvd tialn-f3涂層可以解決部分壓鑄模具碰到的問題，但延長其壽命的效果比刀具要相對差些。涂層公司針對此問題研發(fā)了pvd涂層前處理的新技術，在改善液體金屬粘模和熱龜裂方面取得了一定的成績。

四、對pvd涂層特性的幾點認識

1. pvd涂層加工增加了模具制造成本，為何說降低了生產(chǎn)成本呢?

涂層是增加制造模具的成本，約占模具總成本的10％左右。但如果以生產(chǎn)每一件制品的總成本計算的話，因為涂層的功效，延長了模具幾倍的壽命，且脫模容易，停機維修模具時間減少等，把生產(chǎn)量提升一倍或縮短生產(chǎn)時間，那么每一件產(chǎn)品的生產(chǎn)成本肯定降低很多。

2. pvd涂層硬度很高，那么基體鋼材就不需要提高硬度了?

pvd涂層只是表面一層很薄的(1～10μm)金屬陶瓷涂層，它主要是提高表面硬度，增強表面耐磨性，主要是針對平行的摩擦，所以基體的硬度是非常重要的。沖壓模具對溫度要求是55℃以上，塑膠模具對溫度的要求為30℃以上。如果沖壓模具的硬度達不到hrc60以上，基體就好像“豆腐”一樣，馬上會產(chǎn)生塑性變型。因此，不會因為使用了涂層便降低了基體硬度的要求。

3. 任何材料都可以做pvd涂層嗎?

pvd涂層是在高真空、低溫(約200℃或400℃)的狀態(tài)下進行處理的，如在這溫度下材料便熔化或變軟的話(例如：鋅)，便不能做pvd涂層。一般的模具鋼和硬質(zhì)合金并不存在這樣的問題。

4. 涂層是否越厚越好?

涂層越厚其耐磨時間當然越長，但基于pvd涂層厚度與基體的結合力成反比的關系，所以兩者衡量之下，pvd涂層不能太厚。經(jīng)驗證，1～4μm是適合的涂層厚度。

5. pvd涂層和鍍鉻、鍍鎳的原理是否相同?

鍍鉻和鍍鎳是通過普通的電解原理制造的涂層，但pvd涂層是通過等離子體的沉積技術。pvd涂層可以在1～10μm的范圍，控制精度在0.5μm以內(nèi)，而電鍍工藝無法達到這樣的范圍。鍍鉻的硬度約為hv1000，而pvd涂層硬度可達到hv4000以上。

五、成功案例分享

1. 塑膠模具

某公司曾有一批汽車空調(diào)配件的模具，在注塑時出現(xiàn)以下問題：

表面的坑紋，由于坑紋十分細致，導致有粘膠及脫模困難;

為了保持成品質(zhì)量,該模具要每2個小時清理模具一次;

產(chǎn)品質(zhì)量難以保持，生產(chǎn)十分不便。

經(jīng)使用pvd 涂層，涂層后粘膠及脫模困難的問題已完滿解決。該公司對涂層產(chǎn)品的評價如下：

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涂有xr-d涂層的模件

解決了模具粘膠的問題。原來2小時清理模具一次，使用xr-d涂層后2天清理模具一次;經(jīng)使用改良后的nf1涂層后，5天才落機大清理一次;

解決了模具出模困難的問題;

減少了停機及減少省模時間;

提高了成品的質(zhì)量及穩(wěn)定性，模具的使用壽命大大增加，生產(chǎn)效率大大提高。

涂層前后模具每周維護次數(shù)比較

2. 火花紋 xr-s及高光xr-d模具

納米涂層的xr-s及xr-d涂層應用于塑膠模具的產(chǎn)品表面有花紋及高光潔度要求的模具上，不會產(chǎn)生一般程式涂層涂后曬紋、火花紋變得不清晰，產(chǎn)品表面光亮度變暗的問題。

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上方為xr-d涂層后的產(chǎn)品，下方為未涂層的產(chǎn)品，產(chǎn)品表面的花紋沒有受到影響

目前能使用xr-d模式的涂層有tin、crn-c、nf1，分別能滿足耐磨、耐腐蝕、易脫模而不影響表面效果的要求，從而能使模具在壽命及使用效率上得到大幅的提高。

涂層前后壽命對比

3. ic模具上的應用

制作體積電路(ic)的封膠(molding)程序時, 一般都使用注塑方式注射環(huán)氧樹脂保護晶片及金屬線。在模具上涂層crn-c，能提高模具壽命3倍以上及改善脫模的效果。