模具表面自润滑超耐磨处理技术

大木木

随着工业的发展，模具的需求量越来越大，模具寿命也愈来愈引起人们的重视。在生产中，很多模具存在易损伤，需频繁刃磨、修理等现象，严重地影响生产进度和产品质量。

823模具专用抗磨剂是北京邮电大学化学防护研究所彭道儒教授发明的《DJB—823固体薄膜保护剂》（国家军用标准GJB—1300—91）系列产品之一。该产品抗腐蚀，具有良好的润滑性能和耐磨性能，可使模具寿命提高3~10倍，而且成本低、操作简单、周期短、见效快。

一、产品特点

1. 有机合成物: 823抗磨剂是两种具有特殊结构的物质以润滑剂与金属缓蚀剂相结合的一种人工有机合成物。该合成物是具有永久偶极矩的强极性分子，能通过分子端基所具有的静电场力和配位场力与金属原子的空轨道形成化学键结合，其结合力为30~150千卡/mol，比分子间结合力大11~300倍。

2. 极性分子：极性分子由头和尾组成，极性分子头内有密集的电子云团，其中能量较大的电子进入金属表面原子的空轨道与金属原子形成化学键结合（共价键和配位键），具有很强的极性。整个分子长度约35~37? (图一)，尾部有很强的自润滑特性，起着润滑耐磨作用。

3. 作用机理:

a. 防腐性: 涂敷823抗磨剂的金属表面，可以形成一层完整的保护膜。这层膜由无数个极性分子定行排列而成(图二)， 构成了一层固体薄膜，隔绝了空气和水分等介质对金属表面的接触，显示出优良的防腐蚀性能。

b. 润滑性：涂敷823抗磨剂的两个金属的相互运动实际上是铆在金属表面上的823抗磨剂极性分子尾与尾之间的摩擦(图三)，形成非金属与金属之间的摩擦。

c. 耐磨性：涂敷823抗磨剂的金属表面可以形成多分子结构，一般有3~4层(图四),厚度约200?(20nm)。如超过4层，823抗磨剂分子不能定向排列，形成物理吸附层(图五)。多分子结构的823抗磨剂涂层，形成摩擦为薄膜与薄膜之间的摩擦，涂与不涂提高耐磨性11.09倍。

d. 使用方便：823抗磨剂工艺简单，将工件处理后放进823溶液中浸泡1~3分钟取出烘干即可形成一层致密的干性保护膜，厚约1~2微米。该膜层不影响工件的尺寸精度与固有的物理特性。

e. 成本低廉： 500ml溶液可涂敷5~7平方米的表面积，涂敷成本每平方分米约0.2~0.5元。

f. 应用广泛：823抗磨剂的工艺适用于各种金属材料，不仅能在钢铁制品表面而且在粉末冶金和铸铁件表面形成厚度均匀、组织致密的保护层。广泛用于钢铁、铸铁、钢管、钢板以及金、银、铜等有色金属和非金属材料的表面处理。

g. 结合强度高：823抗磨剂与金属基件结合强度高，不起皮、不脱落、不生锈；既保持了金属基件原机械性能，而且增加了耐磨性与耐腐蚀性。

h. 涂层均匀： 823抗磨剂涂层均匀致密。不论是浅孔、深孔、管道内壁、制品拐角等形状复杂的表面，都能进涂层均匀行表面处理，无麻点、无气孔。

823抗磨剂可以同时满足润滑、耐磨、导电、绝缘、防潮湿、防霉菌、防盐雾、防手汗、耐冲击、防工业大气、耐高低温等十六个性能指标。其综合性能指标达到或超过了通过国家专利局和国家科委情报中心检索的、世界专利收集到的文献资料上的技术性能指标，居国际先进水平。

二. 提高模具的耐磨性

冲裁、拉伸等模具在生产中处于反复縻擦状态，必须提高它们的耐磨性来延长使用寿命。如采用新材料、表面处理新工艺等方法，存在成本高、工艺复杂、生产周期长等缺点。

823抗磨剂与Cr12、CrMoV、T10A等黑色金属原子形成共价键结合，其结合力为30~150千卡/摩尔，比分子间结合力（即范德法力）大11~300倍，在冲压过程中虽然承受了强大的工艺力，也不会使涂层脱落。

涂敷823抗磨剂的金属表面可以形成定向排列的多分子结构，一般3~4层，厚度约20nm。多分子结构的823抗磨剂涂层形成摩擦为薄膜与薄膜之间的摩擦；应用于冲裁、拉伸、弯曲、压铸等冷冲模具上，可大大提高它们的耐磨性，效果显著。

a. 减少模具刃磨次数；省工、省时，减轻劳动强度。
b. 使工件尺寸稳定，大大提高产品的合格率。
c. 延长模具寿命3~10倍，降低模具材料成本和制造成本。