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[原创资料] 模具材料特性及模具設計-金屬粉末/陶瓷

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发表于 2014-7-13 16:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
模具材料特性及模具設計-金屬粉末/陶瓷
DIN 7710 Plastic成形品尺寸公差規格
$ ~: {: k% H) A" F射出(Injection)成形品
0 [( V+ B- T, G! H( }$ O0 M單位:mm
# ~% ~0 W1 }3 y3 P6 t# m3 p% b尺寸範圍級別6以下61818303050508080120120180180350; \! X$ g: K* J3 E4 ^
粗級±01±01±015±025±04±06±09±12
" R' J! {# y& F精密級±005±008±010±015±020±030±040±060
$ l, e7 k- }" U  }3 w壓縮(Compression)成形品(包含Transler成形品)
2 @$ w: _5 W- N6 k. `$ v 尺寸範圍級別6以下61818303050508080120120180180250250315315400400500, }" S% |. Z$ e5 ^/ w# u4 e
粗級±02±03±04±05±06±08±1±13±16±2±25" p8 _0 v6 k0 V
中級±01±01±015±02±03±04±05±07±09±12±153 n  E! ?8 A6 Z  z' H, r, `) y  B! i
精密級
( t, |- Y, ]! b& b1 A! Q% b±005±006±008
5 q1 y* |# _7 w$ R推孔加三中心間隔100
4 i1 s& ~5 j, {, w- @& Y2 I±010±015±020±030±040±050±060±0803 u& ~6 C4 E  i2 X
射出成形品的一般公差
! A- H; o* [+ y% a- H% O尺寸範圍一 般以孔為準之孔以軸為準之軸
. J0 M  F6 E" e7 b10以下±01+015-0+0-02$ {- W: I' N: D' J! m
1030±015+02-0+0-025& X$ m# W( T2 ]( R2 l
3050±02+03-0+0-03
" j% U2 x4 T* v/ H! ~5080±03+04-0+0-041 R! Q$ N7 x7 X
80120±04+05-0+0-051 G2 b7 m4 I0 H, Z
120以上±05+06-0+0-06
% |3 Q+ A7 S6 m& \  |# A鋼鐵尺寸公差規定
- {* ?* J2 {$ F) G/ W) ^" o4 wM切削加工之普通尺寸公差
0 Y2 ^- n( X  ?單位:mm
, ~" Q% g2 {" C1 E9 d% G公稱尺寸) @( G* C) ?+ W: E5 h' s
尺寸公差' ~' q. G& ^9 d! ^& H7 c: m
精級中級精級( H5 _# f+ b) l3 v* @" f( K9 O
1以上4以下±005±01±037 \3 E" `( {. }( A+ y. R
4以上16以下±007±02±05) f% P3 N6 m& x& x0 O
16以上63以下±01±03±07
; m0 T, L) M8 W; X% H  s63以上250以下±02±05±12' p! G5 m* A! r% P
250以上1000以下±03±08±20
& v5 h% D- u7 Y; K( o1000以上2000以下±04±10±30
2 M2 o- [6 o: F. s本中心圖面尺寸公差規定如下:  J% w; q( P1 _* z: M+ [: k3 W
a.有註明公差者,請按公差製造。, `  F8 j) q# X
b.未註明公差者,分述如下:
( z- G6 d9 H9 {, a" J成品部(Cavity or core)將現製品精度要求,由小數點以下位數來決定,並在圖面右下角註明之。$ E! S7 x' C) {( K  F7 k6 ]
〔例〕# R9 O7 u" f% N; k
  無小數點:±013 m: H& t. Z+ v) O
  小數點一位:005
: k" m( X' V. ~. E  小數點二位:002
# D3 _( f# m5 U其他模座固定板等未註明公差者,將按照JIS切削加工之普通尺寸公差中線規定如上表,並在右下再註明。
- b' \0 T3 Q* h各部零件公差之配合
# c+ a5 T$ B6 T: Q- J0 \3 b單位:mm
! c- ~: k2 G, R  m. @適合部品基準孔斜 梢導 柱導襯套注口襯套心  型導 柱(滑動處)面 梢滑 塊9 d) p& s: Q- |
  簪記號尺寸H7P7K7g7f7e7' t: r. v5 g' H8 B' _# Y$ o0 ^
3以下+0009-0+0016+0008+0010+00-0002-0012-0006
% C' o3 p7 y4 _8 r/ m-0016-0014-00241 y: J" i9 b: S' x7 e2 G% T$ }
36+0012-0+0024+0012+0013+0001-0004-0016-0010
( `* I2 D# R1 S: s( M$ T-0022-0020-0032
/ Y3 I/ p3 L2 \: l+ s610+0015-0+0030+0015+0016+0001-0005-0020-001
6 M# n9 }3 A' n& S% h& V3-0028-0025-00409 o3 k$ D7 E, y
1018+0018-0+0036+0018+0019+0000-0006-0024-00$ W% e+ E, }& D2 G) E8 l7 `
16-0034-0032-0050' R& I" E; t( u! w
1830+0021-0+0043+0022+0023+0002-0007-0028-00' x2 m3 T5 m& S3 d& D. o: z% R
20-0041-0040-0061
. M5 a5 O; W/ ?( H) r, m3050+0025-0+0051+0025+0027+0002-0009-0034-00
, L- v: N; q5 H! t; l; t25-0050-0050-0075, n$ f8 t( Y3 N% O# b/ S. U4 @& p
5080+0030-0+0062+0032+0032+0002-0010-0040-001 t5 [  d" U  o  F( u0 p" I2 a
30-0060-0060-0090
; n5 O9 l4 n$ i80120+0035-0+0072+0037+0038+0003-0012-0047-0& h$ d2 S5 _7 m: J, u2 C. ]; E5 _
036-0071-0072-0107
2 `/ c  f5 v( e  o2 ?% [$ B120180+0040-0+0083+0043+0043+0003-0014-0054-0) a" _4 j' [- n" P" x
043-0083-0085-01254 j% ^0 G. P9 i
180250+0046-0+0096+0050+0050+0004-0015-0061-0
1 F$ u- @6 ^( L. ?. v050-0096-0100-0143# D3 k; q, v. ~- C) @
250315+0052-0+0108+0056+0056+0004-0017-0069-0
+ N4 v" _% s' E+ i" b3 q$ J056-0108-0110-0162
! L6 `' j% N* ~% W315400+0057-0+0119+0062+0061+0004-0018-0076-0
  B2 W( Z8 e, r062-0120-0125-0182  W6 g; f' X+ N# ?
400500+0063-0+0131+0068+0068+0005-0020-0083-03 p+ E7 K! `1 s9 o) s/ b; M' H; s
068-0131-0135-0198
; R% p- L  X% B3 s500630+0070-0-0022-0092-0145-02159 I0 C, ]- |+ Y! {2 V$ s
630800+0080-0-0024-0105-0160-0240
1 ?* N, R. K. ~. ]0 h2 O( m8001000+0090-0-0026-0116-0170-0260- z  X7 {. j7 N8 N, m" B7 y5 D
10001250+0105-0-0028-0133-0195-0300
- h1 n. m- p: {1 P. m9 i& k12501600+0125-0-0030-0155-0220-0345
5 L" z' r9 p" |( e6 J- I! e16002000+0150-0-0032-0182-0240-0390* ]9 X0 L( X* c3 F5 n- n
20002500+0175-0-0034-0209-0260-0435( z+ _& f  G8 v6 P, @" w# t0 n: h
25003150+0210-0-0038-0248-0290-0500
; {9 Y9 J: H7 i3 ~資料來源:日本岐阜精機
+ ~, V4 @9 [* |& a, [, @塑膠模用模具材料; t" `$ q7 u7 f3 E: q
  模具材料的選用是否適宜,對模具的壽命、精度、加工性、價值等有很大的影響。故模具材料的選用一般均依照下列原則:/ g4 {" o# V" w$ u2 e5 n4 |8 ^
容易取得。
- ~$ w* p7 A( g" M" _) N2 a) D機械加工性良好。
6 ?3 H8 S2 B: O/ Y$ Q7 k" [表面加工性良好。
! X' V7 w  o$ y$ x4 `5 m/ U強度、韌性和耐磨性大。
7 [3 x3 ^0 |0 i' U8 y# g7 x無針孔和沉澱雜質等內部缺陷。6 r' ]) P' ^6 q0 U  e; |
)可焊接性。
1 W" U( W. G! t( I# ^〉熱處理容易、熱變形少。9 t+ n% l/ i7 I; f
》耐熱性好、熱膨脹係數低。# E6 }2 F- g2 D" D/ h7 X7 z
種類及特性7 \) |+ H: B# H$ y& Z0 Q
  模具材料的種類很多,在此先將常用的幾種材料作一簡介。$ ]3 c/ e0 Z% a; ~- m; R- w# A
一般構造用輥軋鋼材(SS)
4 j8 o5 e3 ^4 g  一般構造用輥軋鋼材SS41SS50,價廉而容易取得,但質軟多針孔,因此用於不需強度、硬度的零件,不適用於模板材料。
! c) {7 {( ]. N9 x機械構造用碳鋼(SCSCK)
( g/ B- n7 s1 u4 ?2 V$ [  機械構造用碳鋼S25CS50CS55C等,價廉而容易取得,加工性也好。S25C用於模具的承板、定位環、豎澆道、襯套、止動螺栓、支持件等,而少用於模板。S50CS55C原則上回火到硬度922HRC,以增其加工性,為標準的模板材料。
( ~6 N' O5 q9 v  S9CKS15CK的含碳量少,因而質軟,所以需作表面滲碳,淬火成HRC4559的硬度來使用。
& X. h! Q: P  C7 k碳工具鋼(SK)
( o& E6 R  L+ K# m  n  碳工具鋼有SK3SK5SK7等,含碳量為06%以上的高碳鋼,其淬火硬度是SK3SK5HRC5060SK7HRC5055H此類鋼材耐磨耗性優良,且為較價宜的工具鋼,用於有滑動部份需高硬度和耐磨耗性的零件,如導銷、襯套、頂出銷、復歸銷等。( m' M. \7 M8 V5 N
合金工具鋼(SKSSKD)
/ E3 w$ T2 P) C, f; M  常用的合金工具鋼有SKS2SKS3SKD11SKD61等。SKS2SKS3是碳工具鋼加鉻、鎢增加淬火性、耐磨耗性,用於特別要求硬度與耐磨性的成形模板,其硬度HRC5560SKD11SKD61是添加釩取代SKS的鎢,其淬火性與耐磨耗性優於SKS,且淬火應變小,其硬度SKD11HRC5560SKD61HRC4551,但SKD61的耐熱性、韌性都優於SKD11, m! ~: p6 \( k6 N7 U
高速鋼(SNC)
/ \1 K7 W5 j3 N& x) S$ _$ |  此處的高速鋼是指SKC2SNC3的鎳鉻鋼,係為碳鋼加鎳和鉻,增其韌性與淬火性,回火硬度為2230HRC,用於成形模板。/ f5 k4 u8 c5 p3 [1 X# N3 A# F
鎳鉻鉬鋼(SNCM)8 \% P/ r7 u$ B
  鎳鉻鉬鋼SNCM2是淬火性,耐磨性耗性均好,尤其是強度、韌性特別好的鋼材,其用途與高速鋼相同。
. r9 f- D0 C' k2 k" i  [! ]鉻鉬鋼(SCM)
' E# f& `+ l' s( E; G' W  鉻鉬鋼SCM3SCM4是碳鋼加鉻,鉬的構造用鋼,其強度、韌性優於碳鋼,其價格較SNCSNCM便宜。
* U. B: t9 T9 q2 e鋁鉻鉬鋼(SACM)
+ D: L( C& b$ `6 J5 a  鋁鉻鉬鋼SACM1經氮化處理(氮化層硬度為HRC67)耐磨耗性很高,用於要求硬度和耐磨耗性的滑動部份,如頂出銷等,鋼材本身硬度為HRC2030
& K' a3 |! r7 o" ~. e0 V軸承用高碳鉻鋼(SUJ)
* |$ G. T9 `9 f) c  軸承用高碳鉻鋼SUJ2為軸承用的鋼材,耐磨耗性、淬火性均良好,其硬度為HRC5560,用於滑動部份需有相當的硬度和耐耗性。
, Y! h2 U$ o. a" S+ r. i  T(圖1)正常化圖解
4 B7 a! h2 y' S/ N( `  |$ g& C(圖2)退火之圖解
9 ^# v- k& W* V" Y不鏽鋼(SUS): @4 y- r5 @/ K, R5 u) d5 }- T9 y4 C
  如PVC的塑料,需用耐蝕性高的模具材料,可以增加鉻量,減少碳量的耐蝕性不鏽鋼SUS來製造。
! [: o& r6 g9 B2 x9 @.11鈹銅合金5 Y0 c& D3 ]" U6 v! l$ y
  含鈹25%,含銅975%的鈹銅合金,常用來製作形狀複雜的公模或母模。其製作的方法是將熔融的合金注入模型內,然後一直加以壓力直到冷卻為止。
0 L) ^* ^# j" t* X( P4 g  表一為塑膠模各構件最廣泛應用之材料,及其熱處理狀態及使用之硬度。表二為構造用的合金鋼的化學成份及機械性質。表三為表二所列的模具材料的的特性、用途及使用的場合,此三表可供學習查考,以選取最適用的模材。$ W: f$ F* k; c2 a
熱處理  d5 [/ L$ ]# \
  鋼材經適當的熱處理可顯著增加硬度、強度、韌度、耐磨耗性等機械性質。施行電鍍作表面處理,模具精度提高、表面光亮,使脫模更順利,成品表面光度增加。因此欲模具壽命延長、品質提升,除了事先預選適當的模具材料外,對於加工後,模具的熱處理方法的選定也極其重要,以下分點說明。4 \9 M' K4 x' a/ Y
正常化
" R% v+ m+ d( O; j  此項熱處理旨在消除鑄造、鍛造、輥軋等高溫高壓處理所產生的粗晶組織,並將加工所生的內部應力消除。其方法為將工作加熱到變態點AC3ACm點以上30°50℃的溫度後,使之在空氣中自然冷卻,如圖1所示。使用大型構造用鋼,在材料經鍛造成模型後,再施以正常化處理。
# D! b2 r1 J+ U3 u$ e3 F2 y$ X退火2 K3 ]3 X  ]5 _
  退火是為了使鋼料軟化,調整結晶組織,除去內部應力。其方法為加熱到AC3AC1變態點以上30°50℃,保持適當時間後,在爐中或灰中冷卻,如圖2所示。模具材料退火處理有兩種方式。' b1 a6 B3 @3 k2 E
消除應力退火) j8 T8 K) R; a$ k' k
  目的在除去加工所引起的內部應力。適用於粗切削、中切削或需淬火的模具零件。因淬火時麻田散鐵變態所生的應力將加大,除非先行實施退火消除內部應力,否則將造成巨大的應變,而致淬火罅裂、翹曲。即使不淬火的零件,若經大量粗重切削,不經此項處理的話,也將因加工應力的殘存,而終致尺寸的精度改變或發生翹曲。% e. t1 z& c# L! K
球狀化退火
2 H3 S) @: L4 W+ J  目的在改善加工性,增加韌性,防止淬火罅裂,使鋼中的碳化物變成球狀組織。3 y5 W+ d0 g7 x6 F
淬火5 j5 W! S; i: k3 `+ j' P
  淬火的目的是為了將鋼硬化、增加強度。其方法為鋼材加熱到AC3AC1變態點以上約30°50℃,保持適當時間後,使它在淬火液中急速冷卻,而產生高硬度的麻田散鐵組織,如圖3所示。模具零件常用的淬火方法有下列三種。
8 j2 X! @" S; B6 _) y& O* i(圖3)淬火之圖解
. e5 g7 w5 e9 m, j- V9 R( s: ?/ t普通淬火
2 ^+ E3 d1 g% m  Z% k4 f  加熱到變態點以上的溫度後,在水或油中急冷以得麻田散鐵組織。此方法,加熱必需防止過熱及氧化脫碳的現象發生。對於壁厚不均的模具,將會有加熱不均勻。由於各部份的度差發生熱膨脹差,致影響變態點,引起變態差,而致淬火罅裂。因此為了達到均勻加熱,最好用鹽浴或惰性氣爐。
" ?2 {8 T2 O2 H3 v+ w) B. X  氧化、脫碳之防止可採用鹽浴爐或可調整的隋性氣爐。熱處理變形的防止,宜使用淬火溫度低,自硬性大,有氣冷程度的淬火鋼。含大量鉻、鎳的合金鋼、高速鋼具有此一空氣中冷卻而硬化的特性,對於加工後再行熱處理的模具、精度、形狀能保持而不致變形,精密度失掉。3 R( o8 u' K$ j
麻淬火(marquenching)
1 I' T' H9 \& F" |  如圖4所示,將待處理的材料加熱到淬火溫度後,投入於溫度為Ms(冷卻時由沃斯田鐵轉變為麻田散鐵的開始溫度)的熱鹽浴中,待材料的溫度成為均一後,取出氣冷,緩慢引起麻田散鐵變態、材質變硬,不致發生淬火應力及罅裂,最後再施行回火處理。
  |- ~3 {( c$ R. T麻回火(martempering)
% V7 @% D! z! f0 f  如圖5所示,將材料加熱到淬火溫度後,投入於溫度為Ms點及Mf(冷卻時由沃斯田鐵轉變為麻田散鐵的終了溫度)間的熱鹽浴內淬火(100200℃),長時間保存恆溫,直到變態終了,然後空冷。利用此法淬火者,麻田散鐵自行回火,淬火應力消除,衝擊值得以提高,韌性較回火處理者強。工業界一般皆不等待到恆溫變態終了,即行撈出,如圖示,而後段則採氣冷回火。
$ R; b# X1 }+ F5 v* O, N4 M回火; Y- O) C9 D) q# [- j$ F
  淬火後的鋼雖然強度大硬度高,但是很脆。假如淬火鋼加熱到A1變態點以下的適當溫度時,不但可以除去淬火鋼的內部應力,又能調節硬度得到適當的強韌性,這種處理叫回火。依照回火之目的,可分為低溫回火與高溫回火兩種。3 H- V4 K3 e2 V$ C* X4 `: z
低溫回火8 s6 ]8 r' t7 _* t1 A  Z, B/ t- D  ~
  適用於淬火硬度需要相當高的情況下,將高碳鋼加熱於溫度約200℃的低溫,目的應於消除淬火所產生的內部應力。殘留的沃斯田鐵組織不易產生變化,可維持相當高的硬度。0 j: c. f0 |  ~
高溫回火
" K& c! {, w: [6 d$ J  適用於構造用鋼,將其加熱在溫度500℃600℃之間使其組織變為有韌性的糙斑鐵。此時可兼顧鋼材的韌度和硬度。$ D9 Z8 o: A" }# g- |: r6 l/ N
(圖4)麻淬火之圖解
4 |1 }5 A, d8 H. m(圖5)麻回火之圖解, _7 I% ]  M2 R
(圖6)回火與機械性能之變化$ H* h6 D6 \2 ~( ?) o
  圖6為含碳量為045%的中碳鋼,在不同回火溫度下的機械性質。
0 {5 u2 n1 z; {+ ^+ N( e  對於施行一次回火,不能得到滿意的機械性質的鋼料如高合金鋼及高速鋼,可施行23次的返復回火。  X% }9 R9 q9 \; ?0 h* {% C" ~
表面處理
* T4 U  s, \5 m  表面處理是指以加熱或化學處理的方法,使鋼料表面增加硬度到達某一深度。其方法有滲碳、高週波及火焰淬火、氮化及電鍍。分別敘述如下。. A% V9 ^% e4 ~+ C
滲透淬火
4 k& t2 b+ Q% a" V  低碳鋼或表面淬火鋼(低鎳鋼、低鎳鉻鋼等低碳合金鋼)在適當的滲碳劑中加熱,使表面起滲碳到某一深度,使成高碳的狀態的表面硬化法。在滲碳劑中以850900℃加熱810小時,則鋼料表面起滲碳約2mm的深度。滲碳完後再施以淬火處理,使滲碳部份硬化。若有不想滲碳的部份,可預先鍍銅以防止。一般滲碳劑可分為固體滲碳、氣體滲碳與液體滲碳等三種。
+ v9 ^! o+ u0 A固體滲碳的滲碳劑使用木炭、焦炭等固體。以木炭粉為主,加入2030%的碳酸鋇、碳酸鈉等促進劑。' p" u# ?6 E" d
氣體滲碳的滲碳劑為氣體,主要為一氧化碳或甲烷碳化氫,滲碳濃度容易調節,可使滲碳均勻。滲碳能力大,不只表面,連心部也可均勻滲碳。
$ z6 g" R% D5 T液體滲碳的滲碳劑為溶融的氰化物,將鋼加熱到AC1變態點以上而滲碳。通常薄層硬化是濃度較高的氰化鈉鹽浴中作低溫(850900℃)處理,而厚層硬化以濃度較低的氰化鈉鹽浴作高溫(900950℃)的處理。7 }% M! `4 L: @9 a$ ]: X- k8 N
高週波硬化
0 l: N" Y( b; e# J  ~6 x2 u' @  藉高週波感應電流將鋼料表面急熱,在到達淬火溫度後,用適當的冷卻劑急冷,稱為高週波淬火。主要用於需具強韌及耐磨耗的機械性質的模具零件,如導銷、復歸銷、斜銷等等。含碳量0405%的碳鋼,或合金鋼皆適用於本方法。4 g( v3 Z8 \1 _: s7 h
火焰淬火
# o$ H# A. ^0 U/ n: w9 N& M) n  以氧氣-乙炔火焰將鋼料表面急速加熱到淬火溫度,再以水急速冷卻而使表面硬化。本方法的特色在於只將外周表面淬火硬化,因此淬火應變小,可應用於各種形狀及大小的鋼製品。淬火方法大致分別有兩種。
8 z2 V; |  d) k; T2 w全面同時淬火法
2 L, r  D+ q" x. r  適用於較小面積的處理。全面同時加熱,然後對此加熱到淬火溫度的面進行冷卻以硬化之。4 `. q9 L9 k5 f5 m# a
移動淬火法2 _/ A* z) o/ T# a$ r
  大面積不適宜用全面同時淬火法,乃改用順序移動加熱及冷卻的組合吹管,以行加溫冷卻全面積。也可應用於不易全面淬火的模具的局部淬火、零件的磨擦面,可增高耐磨性,延長模具壽命。
0 f) {* x' {+ J5 p1 ?" p2 W氮化4 O0 Y* U$ ^1 `5 _% I9 p- z
  氮化是在氨氣或含氨的媒體中加熱,增加氮含量而將鋼表面硬化的方法。加熱溫度高時,硬度減低,但氮化深度加深。氯化時間取決於所需氮化深度,大約是50小時05mm,標準是100小時07mm。鍍錫或鍍鎳的部份,可以防止氮化。
6 k/ Z6 h9 ~, |, j6 Z/ C+ B7 T* W  氮化用鋼,其標準成份大約是碳035045%、鋁1013%、鉻1318%、鉬05%以下,此時的氮化溫度500500℃,表面硬度為HRC6770,為一非常硬的氮化層。
$ s+ {4 ^8 ]0 t$ i, \1 S  氮化法依其媒劑可分為氣氮化、液體氮化、軟氮化(低溫鹽浴氮化法)
$ d9 w3 _. T( N* X氣體氮化法
/ y, w; F) ^8 D  }" {# x4 q; u  被處理的料件裝於氮化箱內,放入於爐中,通入氨氣,溫度為500550℃左右,氮化時間為50100小時。此種方法為低溫處理,使熱處理變形接近於無。5 E# w) d$ R0 e! O3 x* p! y
液體氮化法, q$ x2 R, |0 w
  液體氮化法與液體滲碳法之不同點,在於本法是在AC1變態點以下加溫而滲碳法卻在AC1以上,且本法所用之鹽浴含較高的氮量而較少的碳量。將氰化鈉鹽與氰酸鹽和碳酸鹽適當混合,加溫到560℃,將料浸入約23小時,即可形成薄層的氮化層,可增耐磨耗性,防止燒焦及耐疲勞性。3 }* @7 i- f3 G  h7 [" E5 H
軟氮化法: `. `& |3 P( Z- }% J
  此種方法使用於氰化鉀(KCN)等的鹽浴槽中,溫度在520570℃的低溫。其處理與液體滲碳法相同,唯溫度較低,且其硬度約只為氣體滲氮的一半,故稱為軟氮法。氮化時間較氣體氮化法為低,約12小時。此種方法處理的低碳鋼、中碳鋼其硬度增加有限,約可達到HRC5359。但其耐磨耗性與耐疲勞性顯著增加。; S1 [' [- K' }: y( o5 t, A8 \) l5 A
離子氮化法(Iron-Nite)
; {' N' Q0 G: Z9 k" {) n  為了改進氣體氮化法(硬氮化),處理時間長、效率低,最外層的氮化物很脆等缺點。德國的Berkard berghaus發明離子氮化法。離子氮化法首先企業化的是西德的KlocknerIononGmbh。其方法是將待處理的工作裝入電氮化爐內(7),首先將爐內排氣至10-210-3T後導入N2氣體(N2+H2混合氣體),使爐內保持所需要之處理氣壓(通常10-410Torr)。以爐本體作正極,處理工作作負極,將兩極間施加500V1000V的直流電壓,爐氣便因輝光放電而電離化(即氣體被離子化而成正離子向負極的處理工作表面衝擊),處理工作表面受到加熱,同時氮化也因此而進行。' A3 h, `9 y1 c
(圖7)離子氮化裝置構成概略圖
; k+ q- ?4 j+ S9 a' [+ a(圖8)離子氮化之處理循環" v# o2 K6 ?- Q# a7 O
  處理溫度與一般的氮化溫度一樣,通常在480℃570℃的溫度範圍內。溫度的控制係以輻射高溫計測定溫度而以電流值控制之,表面氮氣濃度可改變爐內充填的混合氣體(N2+H2)的分壓比而調整之。參圖8離子氮化之處理循環。' z2 f) A" y1 B0 t
  參圖9,可知硬化的反應程序,是由於在正負兩極間的高電壓,會使氮氣爐產生輝光放電,在) [* _1 X2 E0 G% U# [7 O8 Z
(圖9)離子氮化之反應程序
) X1 o" d: r9 P- `. e- d(圖10)離子氮化處理後各種材料的硬度分佈曲線$ c; X5 ^/ a, u, P& e, p! \% L
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電離氣中生成之氮離子便向工作表面快速衝撞,動能轉變成熱能,造成溫度上升。這時由於對氮離子的衝擊及飛濺(spattering),所產生的排斥作用,FeCO等元素由工作表面被打出來,飛散出來的Fe在放電的電離子中與N離子結合而形成Fe-N的氮化鐵。Fe-N的氮化鐵由於附著作用而附著於表面上,N便向最外層擴散侵入。即最外層的化合物層由於擴散順序發生FeN→Fe2N→Fe3N→Fe4N等組織變化而產生氮化作用。最外層由離子衝擊作用Fe不斷地飛散出來繼續形成氮化物,成為氮氣供應的輸送源而促進氮化的進行。1 {9 [- _2 P  T9 g% Q: p
  離子氮化的特點為處理溫度低,處理的工件變形小又無公害問題,為最新最進步的表面硬化法。其可處理的材料除了碳鋼、模具鋼、工具鋼、氮化鋼、合金鋼、高速鋼外,過去認為難以處理的不鏽鋼、鈦、鈷等利用本法已能實施良好的表面硬化。參圖10可知經過IN.處理的材料,可得到極高的表面硬度,並可獲致極優良的耐磨耗性、耐疲勞性、耐蝕性及耐剝離性。
. s; w/ K9 {" w! z+ L電鍍
% O: j# c; I2 d) C4 x' v& w  電鍍是在模具表面被覆其他金屬,以增加表面光度、提高表面硬度,增強耐蝕性的表面處理,以下分述之。# q6 h5 \: b6 L+ K3 @% E
鍍硬鉻
. U! j$ P- |/ e5 r6 Y7 I  將模具欲鍍的部份浸入於無水鉻酸為主的電解液中,通以電流,鉻析出而附著於模具表面。鍍層比普通鍍層厚,約001002mm,硬度HRC6770。使用本處理增進下列優點。罅脫模良好。鍍硬鉻表面光滑如鏡,脫模非常順利。/ i4 [8 @" u5 g+ m$ q$ f4 k" D. N
舐鍍層表面硬,耐磨耗性佳,不易刮傷,硬度高達HRC6770
% D1 w+ r: I% M9 \竺對鹽酸、稀硫酸以外的化學品有良好的耐蝕性。( [$ H* r4 @& O4 t; w: H0 ]
竽鍍鉻面有精美的光輝,模具凹穴經此處理,所射出的成品也能具備精美的光澤,提8 ?* }& l: X6 E+ M# i9 P6 U
升產品價值。
) G' u  k+ j8 W2 a" S% p: Y; V8 K無電解鍍鎳. r0 Z) L* s, N+ x$ i
  此法不經電解作用,不像上法,乃純粹的化學方法施行鍍著。鍍著經由附著於模具上的觸媒劑的作用,使鎳被還原,而形成表面鍍著層。此種鍍著的特性為:6 i# [6 R& v  T5 k
罅不致發生電鍍的鍍層厚度差,為一較均勻的鍍著法。9 i6 l. B( W# A" B! @5 @
舐表面不生針孔,光滑而硬。鍍層硬度HRC49,經熱處理更可提高HRC64678 R2 ~# G! b! `" C% H& T& G
竺密著性良好,不易剝離。
" Z6 l- E; @( [6 i" J% k& C! e竽耐蝕性良好。

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