采用镀层模具提高玻璃成形操作性能

王洪波

文章主题:玻璃成形 模具 镀层模具

文章内容：采用镀层模具提高玻璃成形操作性能摘要本文探讨了镀层选择标准和有关特性.使用镀层玻璃成形模具有许多好处.镀层有较好的脱模特性,因而可减少裂纹;可提高耐磨性能和耐腐蚀性能,延长模具及压模芯的使用寿命.采用镀层,就可以使用不同的模具和压模芯材料,从而降低材料成本或简化模具制造程序.硬铬和化学镀镍是两种主要的镀层.让我们先探讨一下它们的物理性能.硬铬镀层一从历史上看,最常用的玻璃成形模具镀层材料是硬铬,即铬电镀工艺.通常硬铬镀层材料由铬酸水溶液制成,加入硫酸或氟硅酸作为催化剂.电镀在高温下进行,以形成硬得多的更耐磨损的铬镀层.硬铬镀层的特点是具有非常高的内应力,呈显微裂纹状态.普通的铬镀层的显微裂纹型式为每直线厘米有100条到超过1000条的显微裂纹.显微裂纹使铬镀层具有很高的耐磨损性.由于在表面形成氧化铬,在各种电镀的工程材料中,铬镀层的磨擦系数最低,这使铬在许多应用场合(包括玻璃成型)中具有良好的脱模性.电镀的铬镀层硬度为900至1200,00.在高温下,硬度降低.340时硬度降至850至95000,600(3时硬度降至400至50000之间.硬度之所以降低,是因为镀层应力下降,夹带在镀层中的氢气逸出的缘故.'化学镀镍一玻璃成形工业最近发展趋向是采用化学镀镍涂镀玻璃成型模具.化学镀镍工艺是采用化学还原反应使镍合金涂镀于基层上.在还原过程中,不蹋电流;该工艺仅仅是一种化学反应.由于上述原因,无电镀镍厚度在所有镀层中最均匀,特别适用于玻璃制造业.化学镀镍分级广泛,镀层含磷量的变动范围为最低占重量的1%至2%到最高占重量的12%.含量不同,操作特性也不同.镀层的含磷量最低,硬度则最高.含磷量最高,则耐侵蚀能力最强.含磷量是合理选择玻璃成形模具化学镀镍级别的最重要参数之一,因为磷降低了镀层的熔点.含12%的磷的镀层熔点大致在1630%,而含1%至2的磷的镀层熔点超过2400℃.因此高温模具要采用低磷镀层,以便把镀层实际熔化韵的软化效应降至最低程度,这样做是很重要的.化学镀镍镀层具有非晶态,即不定形结构.接触高于230%的温度时,镀层内发生化学反应,镍和磷沉淀为硬度很高的晶态材料.接触400的温度1小时,含磷量10%至11%的镀层的硬度大约为900100,而镀层原硬度为400至50000.低含磷量镀层硬度为700至75000.当升至大约700(3时,其硬度最大为950至1000100.超过这一温度,镀层开始软化.在800时,其硬度大约为750,00.玻璃成型模具采用化学镀镍的一个较有利的因素是镀层可形成压应力.这对于防止镀层中出现裂纹并继而在高温下扩展到基层金属中是非常重要的.拉应力镀层比压应力镀层容易出现裂纹向基层金属扩展的现象.改进后的化学镀镍新技术可在镀层中形成压力.另一个较有利的因索是镀屡耐腐蚀性高,水冷会造成摸腔生锈或其它形式的腐蚀.采用镀足,就可有效地把腐蚀降到最低程度.尽管腐蚀不直接影响成形玻璃的质量,但实际上可能必须增加维修量以确保模具的正常使用.对模腔进行化学镀镍.可把水冷剂造成的腐蚀降到最小程度,延长模具的操作周期.选择因素上述几种镀层都适用于玻璃成形模具.在决定采用哪种镀层时,需要考虑以下诸因素:接触的操作温度在400℃到600℃之间时,化学镀镍的硬度高于硬铬镀层.如果采用上述操作温度,化学镀镍镀层的耐磨损性能可能会高于硬铬镀层.但是,在高温时,硬铬的抗厚氧化膜形成的能力要优于化学镀镍.化学镀镍往往形成厚膜,厚膜会被拉脱,进入玻璃,造成各种缺陷.模具形状的复杂性模具或压模芯表面几何形状变化越大,化学镀镍镀层的性能就越优于硬铬镀层.这是因为,化学镀镍镀层比较均匀,涂镀时不需要电流.模具需要保持的公差化学镀镍镀层厚度较均匀,不需要任何电场,在整个模具表面分布的均匀度要高于硬铬镀层.涉及的热循环每分钟冲程5至60次的带水冷浴的压模芯会在模具表面造成足以超过500℃的温度变化.这对用于模具涂镀的材料提出很高的要求.需要进行各种试验,以确保模具镀层在高温循环操作中不会出现裂缝或性能发生其它变化.耐腐蚀性模具水冷会造成腐蚀,与成形操作中可能从玻璃中发出的腐蚀物质接触也会造成腐蚀.在某一操作实例中,模制成型的玻璃在操作期间发出的氯气大大加速了模具的侵蚀.采用化学镀镍完全覆盖模具的基体金属可防止腐蚀.化学镀镍具有抗氯气侵蚀的能力.总之,对玻璃成形工业中的模具进行涂镀可带来明显的效益.然而,实际上能否取得效益还取决于能否选择合适的镀层.这有待于玻璃成形操作人员与模具涂镀人员之间的合作.译自美国《玻璃工业》1990年4期王洪波译王凤森校