目前汽車覆蓋件模具主要由鋼材制造，模具零件失效模式主要集中在塑性變形、韌性斷裂、疲勞斷裂、脆性斷裂、粘著磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損、磨粒磨損等方式上，上述各種失效模式中，以斷裂、磨損、腐蝕為主的失效模式最為常見。

為了延長模具的使用壽命并提高其使用性能，對模具零件表面進行強化處理，表面強化處理技術(shù)是通過改變模具零件表面成分、組織及鍍層提高其耐磨、耐熱、硬度、疲勞強度等力學(xué)性能。

電鍍是將鹽類鍍液中的金屬離子在電場電解作用下擴散到零件表面，并在零件表面被還原成金屬原子，沉積結(jié)晶形成鍍層的表面加工方法。電鍍時模具零件浸在鍍液中，以被鍍模具零件為陰極，鍍液金屬為陽極。

汽車覆蓋件拉深模零件采用電鍍技術(shù)處理，不僅能延長模具的使用壽命，還能降低成形制件的拉毛、劃傷等缺陷。

由于電鍍不受模具零件體積和形狀的限制，但Cr12MoV、Cr12、SKD11、KD11S等材質(zhì)因其電鍍后開裂，不宜進行電鍍處理。

（a）下模

（b）壓邊圈

（c）上模

圖1 某車型經(jīng)電鍍處理的后背門內(nèi)板拉深模

圖1所示為某車型經(jīng)電鍍處理的后背門內(nèi)板拉深模，電鍍之前為模具零件拋光標準20件/次，電鍍后拋光頻次達到6000件/次，提高了模具與成形制件表面質(zhì)量，延長了模具使用壽命，降低模具保養(yǎng)工作量。

在待處理零件表面形成超硬化覆層，大幅度提高其硬度、耐磨、耐蝕等性能，從而延長模具零件使用壽命，表面超硬化處理技術(shù)主要有物理氣相沉積（PVD）、化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子化學(xué)氣相沉積(PCVD)以及TD處理技術(shù)，覆層主要成分由氮化物、碳化物、復(fù)合型化合物、硼化物等組成。

TD技術(shù)是在一定溫度下將待處理零件置于硼砂熔鹽及其特種介質(zhì)中，通過特種熔鹽中的金屬原子和零件中的碳、氮原子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，擴散到零件表面形成一層幾微米至二十微米左右，由釩、鈮、鉻、鈦等金屬組成的碳化層。

超硬化處理技術(shù)在解決沖模零件磨損失效方面有優(yōu)勢，技術(shù)特點如表1所示。

從表1可以看出，因CVD技術(shù)工藝較難實現(xiàn)，PCVD技術(shù)處理后模具零件變形較大，故表面超硬化處理技術(shù)中僅PVD、TD技術(shù)適用于汽車覆蓋件模具零件的表面處理。經(jīng)過實踐可知，PVD和TD技術(shù)在處理汽車覆蓋件小型模具或模具鑲件方面有一定的作用，可有效降低或消除成形制件的拉毛、劃傷等缺陷，延長模具的使用壽命、提升整車安全性能以及提高零件生產(chǎn)效率。

（a）上模

（b）下模

圖2 TD技術(shù)在模具上的應(yīng)用

采用表面超硬化處理技術(shù)中的PVD和TD處理模具零件表面，經(jīng)處理后表面摩擦因數(shù)明顯降低，有效提升制件合格率，延長了模具使用壽命。圖2所示為某車型采用TD處理的模具，模具零件表面粗糙度值較低。TD處理之前模具拋光標準為20件/次，TD處理后拋光頻次為3000件/次，降低了模具保養(yǎng)工作量。

金屬表面化學(xué)熱處理是利用元素擴散性能，促使合金元素滲入金屬表層的一種熱處理工藝。一般該過程由分解、吸附和擴散3個基本過程組成，首先將待處理零件放置在含滲入元素的活性介質(zhì)中，加熱到一定溫度使活性介質(zhì)分解出活性原子，活性原子被吸附到零件表面，在一定溫度下完成擴散過程，形成擴散層，改變零件表層的成分、組織以及性能。

金屬表面化學(xué)熱處理技術(shù)的特點是依靠加熱擴散作用形成表面強化層，故不具有結(jié)合力不足的問題，滲入不同元素可獲得不同成分、組織和性能的表層。滲入元素可以是碳、氮、硫等非金屬元素，也可以是鋁、鉻等金屬元素，而不同元素對材料強度、硬度、抗疲勞性、耐磨性等方面的影響也不同，表2所示為不同金屬表面化學(xué)熱處理元素的效果對比。

為保證汽車模具具有較長的使用壽命及較高的表面精度，對模具零件表面處理的要求也較高，依據(jù)表2綜合來看，滲氮與滲碳技術(shù)較適合在汽車覆蓋件模具中應(yīng)用。

經(jīng)過不斷實踐，選擇金屬表面化學(xué)熱處理技術(shù)中的滲氮技術(shù)處理模具零件表面。根據(jù)技術(shù)條件，滲氮處理后沖壓件頻次高達80萬次，還降低了模具零件保養(yǎng)和維護頻次，適合于大批量生產(chǎn)。

圖3 滲氮技術(shù)在模具上的應(yīng)用

圖3所示為某車型采用滲氮處理的拉深模上模，從圖3可以看出，滲氮處理后模具零件型面發(fā)暗，且表面質(zhì)量良好。滲氮后模具零件表面獲得良好的綜合性能，降低了模具的保養(yǎng)頻次，在大批量覆蓋件生產(chǎn)中具有較好的實用價值，以沖壓件60萬頻次計算，單個側(cè)圍拉深工序滲氮處理較電鍍處理可節(jié)省成本70萬元左右。

模具零件材料的好壞直接影響模具的使用壽命，材料處理不當會縮短模具使用壽命。近年來研制了不少適合國內(nèi)制造環(huán)境的新型高效模具材料，如冷作模具鋼材料6Cr4W3Mo2VNb、7CrSiMn-MoV、7Cr7Mo3V2Si、6CrNiSiMnMoV等，熱作模具鋼材料5Cr4W5Mo2V、3Cr3Mo3W2V、4Cr2NiMoV、4CrMnSiMoV、5Cr4Mo3SiMnVAl等。一般應(yīng)結(jié)合模具零件材料的性能和其他因素，根據(jù)模具服役條件和加工能力，選擇符合要求的模具材料。經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)，一批適合汽車沖模的常用材料為Q235、#45鋼、HT300、Mo-Cr合金、QT600、7CrSiMnMoV、Cr12MoV、SKD11等。