来达到可靠的加工目的已经不再是经济、有效的解决方案。从市场反响来看，模具涂层在中国的使用状况并不理想，是何种因素制约了这一先进工艺在中国的发展？涂层在模具产业发展中扮演着什么样的角色？对于现状，作为涂层行业**企业的欧瑞康巴尔查斯集团如何评价，又拥有怎样的解决方案？模具涂层中国区模具经理沈雷***解读。双重制约造成产业被动从世界范围来看，模具表面处理虽然是伴随着产业发展的一门新型工艺，但在欧洲等工业发达国家已经得到***的应用，*涂层技术的使用率就高达30％，在亚洲，日、韩等国家模具行业也超过10％，反观中国模具制造市场，对于包括涂层、渗氮、TD等所有表面处理工艺的使用不足10％，其中涂层技术甚至不足5％，用任重道远来形容恰如其分。对于这种现状，沈雷先生认为是两方面的因素制约了在中国的发展：***，对于模具涂层的工艺认识不够，对其产生的效果没有充分的了解；第二，采购成本与实际生产的矛盾无法调和，在中国市场中有一种情况经常遇到，生产部门对于模具使用涂层工艺后的对于提高生产效率，降低生产成本的效果给予了充分肯定，但是在实际的采购中，采购部门更看重采购成本的缩减，也正是基于双重的制约。
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HVOF制备的625合金涂层、镍铝青铜涂层、Ni-Cr-Mo-Si-B合金涂层等具有较高的耐蚀性，但耐磨性受限[1-5]。非晶态合金由于不存在晶体材料的晶界、缺点、偏析和析出物等缺点，表现出许多晶态金属所不具备的良好力学性能、优异的耐腐蚀和耐磨性，受到***关注。铁基非晶合金具有较强的非晶形成能力，在保持优异**度、高硬度和耐蚀性的同时，又具有较高的性价比，但较差的塑韧性使其作为一种涂层材料更具应用前景[6-7]。HVOF制备的铁基非晶涂层孔隙率较低，对提高耐蚀性有利。由于在热喷涂过程中，涂层增加到一定厚度，晶化和氧化难以避免，但晶化有利于提高其硬度，对提高耐磨性有利[8-11]。但这种具有优异的耐蚀性和耐磨性的铁基非晶涂层在含沙海水介质中的抗冲蚀性能如何还不得而知。硬质合金涂层是利用涂层方法（如化学气相沉积、物***相沉积等）在硬质合金刀片的表面上涂覆的耐磨的TiC或TiN等薄层。因于其有高的硬度、强度和耐磨性，则被誉为“工业的牙齿”，可用于制造切削工具、***、钻具和耐磨零部件，***应用于**、航空航天、钻井、矿山工具等领域。然而硬质合金的强度和硬度无法同时满足现代工业合金的发展需要，故可提高硬质合金耐磨性的涂层应运而生。
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可优先选择电弧喷涂工艺。（2）喷涂陶瓷材料，特别是氧化物陶瓷材料或熔点超过3000℃的碳化物、氮化物陶瓷材料时，应选择等离子喷涂工艺。（3）喷涂碳化物涂层，特别是WC-Co、Cr3C2-NiCr类碳化物涂层，可选用高速火焰喷涂工艺，涂层可获得良好的综合性能。（4）喷涂生物涂层时，宜选用可控气氛或低压等离子喷涂工艺。3．以涂层经济性为出发点进行选择时。应尽可能选用电弧喷涂工艺。在喷涂原材料成本差别不大的条件下，在所有热喷涂工艺中，电弧喷涂的相对工艺成本比较低，且该工艺具有喷涂效率高、涂层与基体结合强度较高、适合现场施工等特点。几种主要热喷涂工艺的涂层特征及相对成本如表所示。几种热喷涂工艺性能及成本比较工艺电弧喷涂火焰喷涂HVOF等离子低压等离子喷涂孔隙率(%)1010~202~5结合强度很好一般极好很好~极好极好极好相对工艺成本．以能否进行现场施工为出发点进行工艺选择时，应优先电弧喷涂，其次是火焰喷涂，便携式HVOF及小功率等离子喷涂设备也可在现场进行喷涂施工。目前，还有人将等离子喷涂设备安装在可以移动的机动车上，形成可移动的喷涂车间，从而完成远距离现场喷涂作业。涂层结构设计在实际使用中。
Leed等人提出在金属粘结层和热障涂层之间增加阻止氧扩散涂层，并在金属粘结层和阻止氧扩散涂层、热障涂层和阻止氧扩散涂层之间增加梯度过渡层，以阻碍氧扩散到金属粘结层，形成脆性的金属-陶瓷界面，4．梯度结构在热障涂层中，由于粘结层金属和氧化锆陶瓷的热膨胀系数差异较大，这种差异将导致涂层内应力过大，并且在热循环条件下常发生陶瓷涂层的早期破坏。为了减小内应力，提高涂层与基体的结合强度，材料科学家开始在常规热障涂层中引入功能梯度材料制备技术。日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三首先提出了FGM的概念，与此同时，中国学者袁润章等也提出了FGM的概念，并率先在国内开展了这方面的研究。FGM的设计思想是针对两种或两种以上性质不同的材料，通过连续改变其组成、组织、结构与孔隙等要素,使其内部界面消失，得到性能呈连续平稳变化的新型非均质复合材料。借助功能梯度材料的概念，使热障涂层结构梯度化，相应地，热膨胀系数将沿涂层厚度方向逐渐变化，从而缓和涂层制备过程中和热循环使用过程中产生的热应力。梯度功能材料为金属/陶瓷涂层材料无法解决的热应力缓和问题提供了一种有效的方法，这为热障涂层的应用带来了令人兴奋的前景。
但该工艺也存在运行成倍较高、对基体输入热量较大、不能喷涂氧化物陶瓷（注：个别系统能够喷涂Al2O3、Al2O3-TiO2等低熔点陶瓷，如HV2000超音速火焰喷涂）等缺点。因此，在选择热喷涂工艺时，应针对具体需求进行具体分析，下文分别从涂层性能、喷涂材料类型、涂层经济性及现场施工等四个方面进行了分析。1.以涂层性能为出发点进行选择时，一般考虑如下几点：（1）涂层性能要求不高，使用环境无特殊要求，且喷涂材料熔点低于2500℃，可选择设备简单、成本较低的氧乙炔火焰喷涂工艺。如一般工件尺寸修复和常规表面防护等。（2）涂层性能要求较高、工况条件较恶劣的贵重或关键零部件，可选用等离子喷涂工艺。相对于氧乙炔火焰喷涂来讲，等离子喷涂的焰流温度高，熔化充分，具有非氧化性，涂层结合强度高，孔隙率低。（3）涂层要求具有高结合强度、极低孔隙率时，对金属或金属陶瓷涂层，可选用高速火焰（HVOF）喷涂工艺；对氧化物陶瓷涂层，可选用高速等离子喷涂工艺（如PlazJet等离子喷涂）。如果喷涂易氧化的金属或金属陶瓷，则必须选用可控气氛或低压等离子喷涂工艺，如Ti、B4C等涂层。2．以喷涂材料类型为出发点进行选择时，基本原则如下：（1）喷涂金属或合金材料。
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为选择涂层种类和材料提供依据。根据失效分析理论，失效模式分析是失效分析的**内容，是导致零部件失效的物理和（或）化学变化过程，在该过程中，零部件的尺寸、形状、状态或性能发生了变化，并由此引起整个机械产品的失效，例如，磨损失效、疲劳失效、腐蚀失效等。而决定零部件失效模式的主要因素包括零部件材料的性质和状态等内在因素和零部件工况条件等外在因素，其中，引起零部件失效的外在因素，即应力、环境和时间，是失效的诱发因素，通过零部件工况条件的深入分析可以了解清楚这些因素。1．应力因素力是零部件工作的条件。应力的种类、大小与状态的不同组合是引起不同失效模式的重要的或决定性因素。应力种类包括持久、交变、冲击、接触、磨擦、冲刷等；应力状态包括单纯的拉伸、压缩、剪切、扭转、弯曲等应力和复合作用的拉弯、压弯、弯扭、拉扭、拉剪、弯剪、扭剪等应力。应力因素可以单独、也可以与其它因素耦合在一起来诱发零部件的失效。2．环境因素环境因素主要包括温度和介质两大因素。工作温度一般可分为低温、常温、中温、高温和超高温五类；工作介质包括气相（真空、特殊气体、乡村大气、城市大气、工业大气等）、液相。
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