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主要有物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積(CVD)、等離子化學氣相沉積(PCVD)以及TD處理技術，覆層主要成分由氮化物、碳化物、復合型化合物、硼化物等組成。

TD技術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)生化學反應，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。

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

從表1可以看出，因CVD技術工藝較難實現(xiàn)，PCVD技術處理后模具零件變形較大，故表面超硬化處理技術中僅PVD、TD技術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技術在模具上的應用

采用表面超硬化處理技術中的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。

金屬表面化學熱處理技術的特點是依靠加熱擴散作用形成表面強化層，故不具有結合力不足的問題，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，滲氮與滲碳技術較適合在汽車覆蓋件模具中應用。

經(jīng)過不斷實踐，選擇金屬表面化學熱處理技術中的滲氮技術處理模具零件表面。根據(jù)技術條件，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 滲氮技術在模具上的應用

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。一般應結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。