冲压模具材料表面处理技术的发展趋势

冷冲模具的表面处理技术，通过热CVD、PVD和等离子CVD形成硬质皮膜而广为利用。热CVD处理温度为700～1,000℃高温，在皮膜与母材间形成扩散层因而皮膜的密着性好。但对模具产生尺寸变化，处理后需要沾火、退火和研磨加工。而PVD和等离子CVD处理温度为200～550℃，可在模具的退火温度以下处理，因而尺寸变化小，处理后也不需要沾火退火，但由于处理温度低，皮膜与母材间不能形成相互的扩散层，难以确保皮膜的密着性。二者都难以适应高强度钢、不锈钢日益增长对摸具高负荷的市场要求。因而先对模具氮化处理再进行PVD、等离子CVD复合化处理，以冲模为中心的应用有了进展。此项复合硬化处理，由于是在模具退火以下温度进行，处理后的尺寸变化小。在皮膜下形成的氮化层可以防止因外力影响的变形使皮膜剥离，但一般钢铁材料氮化处理后其表面生成化合物层（∈相/Fe2-3N），此化合物硬质且脆弱，在其上面涂复硬质皮膜难以发挥复合硬化处理的效果，必须将此化合物研磨除去再进行PCD、等离子CVD处理。但为此要增加研磨工序，影响生产成本和交货期。为此日本电子工业株式会社开发了精细氮化或过激氮化等不形成化合物层的光亮氮化和硬质皮膜的复合硬化处理方式，再加上直流等离子CVD
法所形成的DLC-Si成膜技术，称之谓‘NEO-C涂膜’的新的DLC涂膜技术。NEO-C涂膜是将等离子光亮氮化和DLC-Si膜的复合硬化处理，放在同一炉内连续处理而生成的，交货期、成本、耐久性等问题都可解决，因而成为以冷冲模具为中心而广为采用。过激氮化是一种新的等离子氮化法，是将氨和氢的混合气体在保护气体中，利用由于直流辉光放电而生成的高的过激（活性化）进行氮化。这种氮化对模具的表面粗糙度不产生变化，没有化合物层的氮化组织，因而氮化后不需要对模具表面研磨加工，即可进行PVD或等离子CVD的硬质皮膜的成膜工作。NEO-C涂膜的成膜温度在300～600℃，比一般的DLC成膜温度稍高些。表面硬度2000～2500HV，膜厚3～5μm，最大可到1 0 μ m 。摩擦系数与T i N 膜C r N 膜的0.50～0.55比较，仅为0.05，非常低。NEO-C涂膜不仅可提高模具寿命，还有可减少脱模剂、润滑剂的用量，防止与被加工材的凝着，降低模具维护的次数等效果。