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提高模具壽命的秘訣!!瑞士pvd涂層技術(shù)

pvd涂層技術(shù)，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(shù)的了解。

一、pvd涂層在塑料模具中的應(yīng)用

塑料模具由于要求較高，故其耐用性更加受到關(guān)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(yán)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(shè)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(dǎo)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(jié)構(gòu)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(xué)腐蝕能力強，而且它的硬度也不低于hv2000，足以應(yīng)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(yīng)用了如指掌，應(yīng)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(shè)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(dá)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(yīng)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。硬度高可確保抗磨損性能好，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(dá)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(dān)。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(dá)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(dá)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(yīng)用

壓鑄模具的生產(chǎn)條件嚴(yán)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(dǎo)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(hù)。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(shù)，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(rèn)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(dá)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(jìn)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(dāng)然越長，但基于pvd涂層厚度與基體的結(jié)合力成反比的關(guān)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(shù)。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(dá)到這樣的范圍。鍍鉻的硬度約為hv1000，而pvd涂層硬度可達(dá)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(xì)致，導(dǎo)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(hù)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(yīng)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(yīng)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(hù)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。