表面工程技术在很大程度上弥补了模具材料的不足

   模具制造领域的应用是很广泛的，表面工程技术在模具制造领域中的应用，在很大程度上弥补了模具材料的不足。可用于模具制造的表面工程技术十分广泛，既包括传统的表面淬火技术、热扩渗技术、堆焊技术和电镀硬铬技术，又包括近20年来迅速发展起来的激光表面强化技术、物理气相沉积技术（PVD涂层加工）、化学气相沉积技术（CVC）、离子注入技术、热喷涂技术、热喷焊技术、复合真空PVD镀钛技术、复合电刷镀技术和化学镀技术等。

表面工程技术应用于模具型腔表面处理，可达到如下目的：

（1）提高模具型腔表面硬度、耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化性能，大幅度提高模具的使用寿命。提高模具型腔表面抗擦伤能力和脱模能力，从而提高生产率。

（2）经表面涂层或合金化处理过的碳素工具钢或低合金钢，其综合性能可达到甚至超过高合金化模具材料及硬质合金的性能指标，从而可大幅度降低材料成本。

（3）可以简化模具制造加工工艺和热处理工艺，降低生产成本。

（4）可用于模具型腔表面的纹饰，以提高制品的档次和附加值。

（5）可用于模具的修复等再制造工程。

      PVD涂层加工用来制备新的，具有额外价值和特点的产品，如绚丽的色彩、耐磨损能力和降低摩擦。

PVD离子镀膜涂层可分为"装饰镀"与"功能镀"两大类。

      装饰镀的膜层较薄，其主要目的是用来改善产品的外观效果，如色泽、亮度等；另外装饰性膜层同样也能够起到减少表面磨损、抵抗表面腐蚀、延长产品寿命的作用。

     装饰镀主要是应用在一些附加值较高的产品上，如：钟表饰品、运动器材、光学电子、餐具、门锁卫浴五金等等。镀膜后的产品能够展现出雍容华贵、光彩夺目等各式各样的美丽效果，并且膜层耐磨损不褪色。

     功能镀膜层相比装饰镀较厚，其主要目的是利用膜层的高硬度、高耐磨耐热耐腐蚀等性能，来延长各种五金工具、车削刀具、模具以及各种医疗器材的寿命，如车刀，铣刀，刨刀，钻头、手术钳、手术刀等等。

     功能镀的膜层，能够大幅度的延长产品的使用寿命。例如，在车刀、铣刀、刨刀、钻头等车削刀具上镀过 PVD 膜层后，其使用寿命能够提高 5~40 倍；同时由于 PVD 膜层的非常细腻及摩擦系数小的特点，机床的车削速度和被加工表面的光洁度也都有很大的提高。这使得生产企业的效率大幅提高，其产品的加工精度和外观也得到了改善，能够为企业带来更多的效益。

     模具PVD涂层技术出现于20世纪70年代末期，由于可以控制在500℃以下的纳米涂层处理过程的温度，所以最终的治疗过程可以用作涂层高速钢切削工具。 PVD纳米涂层技术，可大大提高高速钢刀具，所以迅速的推广应用该技术在八十年代。八十年代末工业的高速钢切削工具开发的PVD涂层的比例已经超过60％，被广泛应用。 

     PVD涂层加工技术在高速钢刀具领域的成功应用，引起了极大的关注在世界各地，人们都在竞相开发的同时，高性能，高可靠性的纳米涂层设备，还以扩大其应用领域更深入的研究，尤其是在硬质合金，陶瓷刀具在该领域的应用。与CVD涂层工艺相比，PVD涂层工艺纳米处理温度低，在600℃以下对刀具材料的抗弯强度没有任何影响;在膜内部的压应力是更适合的硬质合金刀具涂布有复杂的PVD涂层工艺的类型没有不利的环境与绿色产业发展的电流方向的影响，管线;此外，模具涂层随着高速加工时代的到来，高速钢刀具的应用比例下降，硬质合金，陶瓷刀具增加了应用程序的比例成为必然，而从90年代初期，因此工业国家开始工作在纳米涂层技术的PVD硬质合金刀具，九十年代中期，硬质合金刀具PVD纳米涂层技术取得了突破性的进展，常用的硬质合金立铣刀，钻头，阶梯钻，钻孔，铰刀，丝锥，可转位铣刀片，形工具，焊接工具等的涂覆方法。 

    而在中国，引进的纳米涂层技术城外不久，自主研发更新尚未成熟的条件下，所以相对于国外先进的纳米涂层相比还有一定的差距，需要投入更多的资金，精力来更新，新的，先进的纳米涂层技术，管理流程的发展，以提升我们的涂料行业的竞争力。

PVD是：Physical Vapor Deposition英文的缩写，中文意思是：物理气相沉积。主要意思是指在真空条件下，在真空状态下注入氩气，氩气桩基靶材，靶材分离成分子被导电的货品吸附形成一层均匀光滑的表面层。

PVD涂层镀膜技术主要分为：真空离子镀膜，真空溅射镀，真空离子镀膜。我们经常说的PVD镀膜就是指真空离子镀膜，近几年来，真空离子镀膜技术发展是最快的，它已经成为当今社会最先进的表面处理方式之一。PVD镀出的膜层硬度高，耐磨性强，耐腐蚀性好，化学性稳定，而且膜层寿命长。PVD真空镀膜

PVD镀膜可以镀膜出的颜色种类：可镀IPG、IP紫色、IP玫瑰金色、IP钨钢色、IP铬色、IP咖啡色、IP红、IP钛色、IP蓝色及IP黑、枪色、ＩＰ灰等，可以通过控制镀膜过程的相关参数来控制镀出来的颜色，镀膜结束后可以用相关的仪器对镀膜出来的颜色进行检查，使颜色得到准确来满足客户要求。

PVD镀膜膜层的厚度为微米级，厚度较薄，一般为0.3μm ～5μm，其中装饰镀膜膜层的厚度一般为0.3μm ～1μm ，因此可以在几乎不影响工件原来尺寸的情况下提高工件表面的各种物理性能和化学性能，镀后不须再加工。

      时至今日，模具PVD涂层加工技术已在建筑材料、运动器材、电子行业、锁具五金、厨房卫浴、钟表饰品、医疗设备和工具加工等行业得到了广泛而深入的应用，为这些行业带来了可观经济效益的同时也增强了它们的发展潜力。今天越来越多的制造业、建筑业和设计业的工程师都非常认可这些PVD离子镀膜产品效果、特性和优势。

       切削加工技术发展对刀具涂层硬度，耐磨性，抗氧化性，与基体结合强度等综合机械性能的要求不断提高，超硬、多元和多层等新型涂层得到开发，尤其是基于低温PVD沉积技术的纳米复合涂层正在成为研究热点。而且模具PVD涂层技术显示出良好的发展前景。

       PVD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。它的作用是可以是某些有特殊性能（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基本方法：真空蒸发、溅射 、离子镀（空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀）。

    模具使用涂层具有显着的优点：

第一，PVD涂层加工是延长模具寿命的有效方法，降低整体生产成本，并可增加产能及提高产品性能的稳定性。由于工件表面增加了薄膜的保护，一般可加强使用寿命达3至4倍；长远而言，可减少制造模具的套数。至于实际可延长寿命多少，主要视乎产品本身，如冲压模具使用了特制的STARVIC (TiCN-MP + MOVIC) 涂层，使其使用寿命增加了七倍之多。

第二，加强模具及产品使用的可靠性。具备规模的企业注重生产质量，要求产品（例如：电器及手提电话等）的可靠性高，故采用严谨的质量保护措施；加上现时制造业的生产周期日益缩短，一旦生产过程中出现问题（例如：模具损毁），未必有足够的时间进行补救，而涂层足可为模具提供质量的保证。

第三，突出产品的效果。PVD涂层除了提供功能的防御，同时可保护模具表面，提升产品外观。

PVD涂层有四种技术：

      增强型磁控阴极弧：阴极弧技术是在真空条件下，通过低电压和高电流将靶材离化成离子状态，从而完成薄膜材料的沉积。增强型磁控阴极弧利用电磁场的共同作用，将靶材表面的电弧加以有效地控制，使材料的离化率更高，薄膜性能更加优异。

      过滤阴极弧：过滤阴极电弧(FCA )配有高效的电磁过滤系统，可将离子源产生的等离子体中的宏观粒子、离子团过滤干净，经过磁过滤后沉积粒子的离化率为100%，并且可以过滤掉大颗粒， 因此制备的薄膜非常致密和平整光滑，具有抗腐蚀性能好，与机体的结合力很强。

     磁控溅射：在真空环境下，通过电压和磁场的共同作用，以被离化的惰性气体离子对靶材进行轰击，致使靶材以离子、原子或分子的形式被弹出并沉积在基件上形成薄膜。根据使用的电离电源的不同，导体和非导体材料均可作为靶材被溅射。 

     离子束DLC：碳氢气体在离子源中被离化成等离子体，在电磁场的共同作用下，离子源释放出碳离子。离子束能量通过调整加在等离子体上的电压来控制。碳氢离子束被引到基片上，沉积速度与离子电流密度成正比。星弧涂层的离子束源采用高电压，因而离子能量更大，使得薄膜与基片结合力很好；离子电流更大，使得DLC膜的沉积速度更快。离子束技术的主要优点在于可沉积超薄及多层结构，工艺控制精度可达几个埃，并可将工艺过程中的颗料污染所带来的缺陷降至最小。