提高模具寿命的秘诀!!瑞士pvd涂层技术

pvd涂层技术，适用于注塑、五金、压铸模具、零部件和切削工具，具有抗磨损和耐高温，使用寿命可提升2~10倍，能够显著提高生产效率，降低生产成本。目前仍有不少模具企业缺乏对这项技术的了解。

一、pvd涂层在塑料模具中的应用

塑料模具由于要求较高，故其耐用性更加受到关注。例如所生产的塑料中带有玻璃纤维，容易磨损模具表面，或脱模时需要提高润滑的性能。pvd涂层由于其独有的润滑性及高的硬度，可以大大改善生产过程中所遇到的上述问题。

1、 铍铜模具

铍铜的特点是散热快，淬火后硬度为“36-42hrc”。散热快(比钢材快3倍)代表注塑生产周期可以缩短，产量更高。铍铜价格昂贵，比一般塑料钢材贵，所以任何的磨损、报废或修磨的成本都很高。基于硬度较低，所以，表面磨损是其碰到的比较严重的问题。

考虑到硬度及铍铜的特性，涂层公司特别为铍铜模具设计了一套完善的pvd涂层方案tin-becu，提高了铍铜表面耐磨性，同时又不会降低其导热性高的特性。

2、 精密模具

塑料模具零件有些材料采用低温回火并有些零件的形状结构有易变形的特点，因此，采用高温处理的pvd涂层方案并不合适。在这种情况下，crnc是的选择。crnc抗化学腐蚀能力强，而且它的硬度也不低于hv2000，足以应付塑料生产所要求的硬度，是塑料模具的选择。

而精密模具镶件的特点是公差小、深槽多，要做到不变形及涂层的均衡并不容易。涂层公司对塑料模具的应用了如指掌，应用crnc涂层为客户解决模具磨损的问题。

3、 高速多型腔大批量生产模具

透明塑料瓶是典型高速多型腔大批量生产模具，其模具在高速生产的情况下，对表面的要求特别高，如：表面硬度高、抛光至镜面及脱模能力良好等。一般欧美生产商都乐意采用mirror-gold pvd涂层处理来增强模具表面的硬度，并提高润滑脱模能力。由于pvd涂层的高硬度及良好的润滑性能，因此能缩短生产周期，提高产量。

4、 含玻纤高磨损模具

现今汽车制造商正想方设法在不影响安  全、质量的情况下，不断降低汽车的总重量，从而达到省油的目的。工程塑料质轻且强度高，是汽车零部件的良好材料。但如果碰到生产诸如尼龙加玻纤的工程塑料产品时，不管是什么类型的模具钢材，其表面磨损都特别厉害。为了延长使用寿命，一般欧美汽车生产商均愿意采用pvd涂层。无锡一家大型汽车配件模具及制品生产商知道pvd涂层的好处后，其所有生产尼龙汽车配件的模具均采用了pvd涂层，从而提高了模具的使用寿命。

二、pvd涂层在五金模具中的应用

对五金模具而言，因五金行业一般需要在金属薄片上冲孔、褶弯成型等。常用的冲压配件，如冲棒，经常与被加工材料摩擦。为了延长其使用寿命，绝大多数需要表面使用pvd涂层。

1、 五金冲压模具

五金冲压通过剪切的原理，把五金薄片冲成不同的形状。根据其加工过程，磨损、塑性变型、崩角都是其破坏的机理，所以理想的冲压模具必须同时拥有高硬度和高韧性。硬度高可确保抗磨损性能好，韧性好代表抗崩角性能好。

基于模具钢材的物理性能限制，例如常用的d2材料，其硬度过hrc62，因此采用ticn pvd涂层是提高表面抗磨损的办法，例如氮化钛pvd涂层表面硬度可达到hv2400，对解决磨损问题有直接的帮助作用。不过，塑性变型还需要基体的硬度来承担。冲棒是冲压常用的模具，一般采用tin-mirror和ticn涂层。

2、五金成型模具

良好的五金拉伸模具要求硬度高，兼有润滑性能良好的表面。一般的冷作钢可以达到hrc62，但钢材表面润滑度低，pvd涂层可以满足这两方面的要求。ticn是很好的拉伸涂层，其硬度可达到hv3700，但摩擦系数可低于0.2。

三、pvd涂层在压铸模具中的应用

压铸模具的生产条件严苛，在高温的金属溶液，通过高压力注射，并且模具表面不停的热胀冷缩，导致压铸模具的使用寿命很短，在生产时不停的需要修模、维护。pvd tialn-f3涂层可以解决部分压铸模具碰到的问题，但延长其寿命的效果比刀具要相对差些。涂层公司针对此问题研发了pvd涂层前处理的新技术，在改善液体金属粘模和热龟裂方面取得了一定的成绩。

四、对pvd涂层特性的几点认识

1. pvd涂层加工增加了模具制造成本，为何说降低了生产成本呢?

涂层是增加制造模具的成本，约占模具总成本的10％左右。但如果以生产每一件制品的总成本计算的话，因为涂层的功效，延长了模具几倍的寿命，且脱模容易，停机维修模具时间减少等，把生产量提升一倍或缩短生产时间，那么每一件产品的生产成本肯定降低很多。

2. pvd涂层硬度很高，那么基体钢材就不需要提高硬度了?

pvd涂层只是表面一层很薄的(1～10μm)金属陶瓷涂层，它主要是提高表面硬度，增强表面耐磨性，主要是针对平行的摩擦，所以基体的硬度是非常重要的。冲压模具对温度要求是55℃以上，塑胶模具对温度的要求为30℃以上。如果冲压模具的硬度达不到hrc60以上，基体就好像“豆腐”一样，马上会产生塑性变型。因此，不会因为使用了涂层便降低了基体硬度的要求。

3. 任何材料都可以做pvd涂层吗?

pvd涂层是在高真空、低温(约200℃或400℃)的状态下进行处理的，如在这温度下材料便熔化或变软的话(例如：锌)，便不能做pvd涂层。一般的模具钢和硬质合金并不存在这样的问题。

4. 涂层是否越厚越好?

涂层越厚其耐磨时间当然越长，但基于pvd涂层厚度与基体的结合力成反比的关系，所以两者衡量之下，pvd涂层不能太厚。经验证，1～4μm是适合的涂层厚度。

5. pvd涂层和镀铬、镀镍的原理是否相同?

镀铬和镀镍是通过普通的电解原理制造的涂层，但pvd涂层是通过等离子体的沉积技术。pvd涂层可以在1～10μm的范围，控制精度在0.5μm以内，而电镀工艺无法达到这样的范围。镀铬的硬度约为hv1000，而pvd涂层硬度可达到hv4000以上。

五、成功案例分享

1. 塑胶模具

某公司曾有一批汽车空调配件的模具，在注塑时出现以下问题：

表面的坑纹，由于坑纹十分细致，导致有粘胶及脱模困难;

为了保持成品质量,该模具要每2个小时清理模具一次;

产品质量难以保持，生产十分不便。

经使用pvd 涂层，涂层后粘胶及脱模困难的问题已完满解决。该公司对涂层产品的评价如下：

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涂有xr-d涂层的模件

解决了模具粘胶的问题。原来2小时清理模具一次，使用xr-d涂层后2天清理模具一次;经使用改良后的nf1涂层后，5天才落机大清理一次;

解决了模具出模困难的问题;

减少了停机及减少省模时间;

提高了成品的质量及稳定性，模具的使用寿命大大增加，生产效率大大提高。

涂层前后模具每周维护次数比较

2. 火花纹 xr-s及高光xr-d模具

纳米涂层的xr-s及xr-d涂层应用于塑胶模具的产品表面有花纹及高光洁度要求的模具上，不会产生一般程式涂层涂后晒纹、火花纹变得不清晰，产品表面光亮度变暗的问题。

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上方为xr-d涂层后的产品，下方为未涂层的产品，产品表面的花纹没有受到影响

目前能使用xr-d模式的涂层有tin、crn-c、nf1，分别能满足耐磨、耐腐蚀、易脱模而不影响表面效果的要求，从而能使模具在寿命及使用效率上得到大幅的提高。

涂层前后寿命对比

3. ic模具上的应用

制作体积电路(ic)的封胶(molding)程序时, 一般都使用注塑方式注射环氧树脂保护晶片及金属线。在模具上涂层crn-c，能提高模具寿命3倍以上及改善脱模的效果。