众所周知，从水瓶到汽车保险杠，用于制造塑料零件的模具是注塑成型过程中最关键、最昂贵的部分。在某些情况下，一个模具的成本可能高达数十万美元，这还不包括持续的维护和运行成本。

然而，尽管是由淬火钢制成的，在高温和高压下将熔化的树脂注入空腔的过程，经过多次循环，开始磨损和侵蚀空腔和移动部件的表面。甚至热塑性材料本身也可能具有研磨性或“粘性”，就像砂纸一样，或在表面留下磨损的残留物。

现在，随着长玻璃和复合纤维形式的更磨料的使用的增加，模具内的磨损和摩擦的数量也在增加。随后，霉菌遭受了更大的打击。

正是由于这个原因，注塑机正在转向各种各样的涂料，以保护他们的投资，减少维护和运行成本。这些涂层应用于模具腔以及模具内的移动、滑动组件，有多种风格，从碳基涂层、PVD和PACVD沉积到氮化技术，它们都有一个共同的目标:硬化钢材表面，保护其免受各种形式的滥用。

Oerlikon Balzers公司的全球应用经理Thomas Vermland解释说:“之所以使用这些涂层，是因为钢本身的硬度不足以保护这些昂贵的模具，并确保最佳的正常运行时间和生产力。”Oerlikon Balzers公司为组件和工具生产专用的PVD涂层已有30多年的历史。

增强玻璃纤维制品

在汽车工业中，制造商越来越重视设计和减轻重量。随后，汽车设计师越来越多地在许多零件上使用玻璃纤维作为加固材料，包括汽车保险杠。因此，汽车保险杠比以前使用更少的材料。

“在模具内部，注入塑料的压力和温度都比过去高两到四倍，”Vermland解释道。

这不可避免地会产生更多的摩擦(剪切效应)，这可能会导致聚乙烯或聚丙烯等聚合物在结晶过程中变得不稳定。为了弥补，增强玻璃纤维经常被用作一种经济的方式来创造更轻，更强的部分，保留一些灵活性。

最初，当使用短玻璃纤维时，这并没有造成太多的问题，因为它没有显著影响结晶。玻璃纤维的轻微磨蚀性也有积极的“清洁”效果，通过清除因排气引起的内腔残留。

然而，现在流行的长玻璃纤维更具有研磨性，由于锋利的锯齿状边缘和高达1200 HV的硬度，导致模具腔和流道内的微切割。这可能会产生重大的问题，特别是沿分型线和任何尖锐的轮廓在大型模具。

对于那些用于汽车保险杠和尾门的大型模具，可以使用氮化工艺来显著增加金属的表面硬度。氮化是一种热处理过程，包括氢、等离子体和电，在金属表面形成硬化扩散层。因为它不是涂层，所以不影响组件的整体尺寸。

Vermland说，Oerlikon Balzers公司的ballitherm Primeform扩散处理增加了注塑模具表面硬度高达1400 HV。这使模具明显更坚固(包括与长玻璃纤维)，并减少残留物积聚，剥落和边缘脆化。

Vermland说:“我们可以把整个保险杠模具放在机器里，一次操作就能处理好。”“通过扩散处理过程，我们可以将一种基础钢表面的前100微米硬化到远高于65的洛氏硬度。其余的钢铁没有受到影响。”这是替代硬铬在任何大的模具。

根据一些客户的经验，由于表面现在比玻璃纤维和任何添加剂都要坚硬，维修和重新抛光的工作量减少了80%。

“现在OEM或Tier制造商可以在停止机器进行清洁或维修之前进行更多的注射，因为表面更加坚硬。它还可以防止排气引起的残渣积聚，”Vermland补充道。

扩散处理也适用于镜面抛光的汽车塑料零件，如用于生产保险杠、大灯、尾灯和刹车灯的零件，或有高质量需求的大型内饰零件，如钢琴黑。

塑料注射模的镜面抛光表面非常敏感，因此需要更多的表面清洁和保护。如果不这样做，可能会让灰尘和其他颗粒进入模具，影响最终产品的质量。

凭借其优越的抛光性能，该处理提高了表面光泽，并消除了清洗后重新抛光的需要。通过这种方式，重应力区域具有耐磨性，防止划伤、环境因素和不当处理。

用于空腔，活动部件的PVD涂料

对于注射模腔，固定项目，如导柱和套筒，或模具内的移动和滑动组件，可以应用碳基物理气相沉积(PVD)涂层，以防止磨损和磨损。

Vermland说:“当你在这些类型的部件上涂上碳基涂层时，你可以延长使用寿命，延长维修间隔，提高性能。”

碳基涂层，如Balinit C, Balinit Triton或Balinit Dylyn是薄的(大约2-3微米)，并为组件和空腔的表面提供极硬的层。

PVD涂层最关键的优势是它比未涂层的钢增加耐磨性的能力。事实上，所有的PVD涂层都比它们所应用的钢要坚硬。这种硬度和耐磨性对高填充玻璃树脂和由PVC等聚合物释放的腐蚀性气体特别有效。

注塑机使用碳基涂层的另一个原因是碳基涂层的润滑性，它为推杆等滑动部件提供了滑动耐磨性能，从而防止它们发生发作和腐蚀。

这种润滑也促进了塑料流动，允许更快的模具填充，而不使用内部润滑剂和脱模剂。因为塑料在注射过程中遇到的阻力更小，所以需要的压力更小。其结果是更高质量的最终产品。

此外，通过在滑动部件上涂上碳基涂层，消除了应用润滑脂的需要。因此，只需进行最低限度的清洗，从而大大减少了生产停机时间。

Vermland解释说:“你不能完全消除维护，但你可以降低停车和清洁的频率。”“这意味着你可以跑更长时间，当你不得不停下来时，你不必更换零件，因为由于涂层非常坚硬，它们仍然处于良好状态。”

为了达到最佳效果，Vermland建议客户在选择钢材类型之前，先决定特定应用的涂层。客户经常根据钢材和热处理来选择涂层，而实际上应该相反。

Vermland说:“合适的涂层应该在设计模具时确定。”“一旦做到这一点，理想的涂层可以应用在合适的区域，以提高性能，延长模具的寿命，随后，减少维护，停机时间和拥有成本。”

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