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模具钢材料选择与表面处理实例分析

我们是深圳一家五金制品厂从汽车制造研制的立场动身的生产部。去年，我们开始为国外的一家生产商生产数码相机外壳零部件。

在生产过程中，我们遇到了一些影响生产效率的问题。在对零件冲孔过程中，由于冲孔用的模具冲针磨损失效或断裂情况时有发生，而且存在很大的随机性，因此需要比较频繁地停机换针，很影响生产。为此，我们试验了两种模具钢，瑞典一胜百的ASP23和台湾生产的SKD11。ASP23的硬度较高，因此不易磨损，但韧性合并前稍差；SKD11的韧性较好，不易断裂，但硬度较低，容易磨损失效。在价格上，ASP23要明显贵于SKD11，ASP23每公斤几百元，SKD11每公斤几十元。

为了更好的改善模具冲针的性能，我们找了多家从事表面处理的公司。其中有深圳的一家公司，镀氮化钛(TiN)，还有一家香港公司镀类金刚石(DLC)膜，此外，还在示范项目方面有一家北京公司，提供非晶金刚石(ta-C)镀膜。我们对氮化钛(TiN)都比较熟悉，它是一项已经很成熟的技术，有广泛的应用，而近年来，类金刚石(DLC)膜的应用也渐渐兴起，非晶金刚石(ta-C)镀膜则是一项全新的技术。对于三家的试验结果，我们做了比较：酶标仪氮化钛(TiN)镀件的效果很不明显，并不是如其在市场上宣传的那样；类金刚石(DLC)膜镀件效果稍好于氮化钛(TiN)；而非晶金刚石(ta-C)镀膜的效果我们比较满意，在首次非晶金刚石(ta-C)镀膜试验时，所有SKD11镀件的平均寿命提高了3倍，ASP23镀件的平均寿命提高了1倍，而且所有镀件寿命的提高幅度很平均，通常，新技术都存在工艺不够稳定的问题，为了验证这种技术的稳定性，我们又进行了第二次试验，这次同样使用ASP23和SKD11两种材质的模具钢，而且镀件的数量比第一次试验多，试验结果令我们很吃惊，ASP23镀件的平均寿命提高了2倍，而SDK11镀件的平均寿命提高了近7倍，对此，我们问了该公司的技术人员，他们解释说，对镀膜工艺进行了优化调整，因此镀膜效果更好了。

由于SKD11的成本明显低于ASP23，镀膜效果也好于ASP23，因此，我们采用了北京的这家表面处理公司提供的SKD11镀膜产品。

我们后来又问了北京这家公司的技术人员，为什么类金刚石(DLC)和氮化钛(TiN)的效果不够理想，他们说，他们的技术工作温度在常温进行，通常是低于80摄氏度，而类金刚石(DLC)和氮化钛(TiN)的成膜温度通常是几百度，较高的温度使轨道球阀钢材吉普配件产生退火或者回火效应，降低了原有钢材的质量；膜层与基材的结合力也是影响效果的重要因素，类金刚石(DLC)和氮化钛(TiN)镀膜通常都是用化学气相沉积(CVD)方法，膜层只是沉积在镀件表面，非晶金刚石镀膜采用先进的表面离子活化技术，从而使镀层深入基材表面，膜基结合力明显提高，在冲压过程中，膜层就不易脱落；在表面硬度方面，金刚石的硬度要高于氮化钛(TiN)，而非晶金刚石膜这时候即可以切换得手动丈量模式中纯金刚石的含量超过70％，类金刚石膜的含量通常只有20％，最高只能到60％，因此，非晶金刚石膜的硬度是三者中最高的；在表面光洁度方面，非晶金刚石膜的摩擦系数低于0.10，氮化钛(TiN)膜为0.55，类金刚石(DLC)膜为0.15。

在开始使用非晶金刚石膜冲针后，我们又进行了丝锥的镀膜试验，试验结果大致如下：对有氧化层的丝锥镀膜后效果不明显，而无氧化层镀膜丝锥寿命平均提高了3倍，效果可见一斑。

传统技术有它的优势，主要是工艺成熟稳定，但试验结果让我认识到，新技术哈飞配件更需要我们去尝试，而且会带来意想不到的结果。(end)