通過不斷改善涂層材料，持續提升沉積效率，加強工藝控制，利用物理氣相沉積（PVD）技術制備的應用于模具領域的硬質合金膜擁有廣闊的市場應用前景和發展空間。

1.4 電鍍與化學鍍技術

電鍍鉻、鎘等是模具零件表面涂層技術中的傳統技術，利用電解池原理在模具零件工作面上沉積與基體不同的材料，具有優良性能的薄層金屬或合金。電鍍操作方便，工藝要求簡單，工作溫度低，模具零件受熱變形影響小，基體的性能不受影響，鍍層的硬度高，摩擦系數低，模具零件的強度、耐磨性和抗氧化性得到改善，并延長了模具使用壽命及提高了服役穩定性。但是鍍層的孔隙率大，同時由于電鍍的尖端效應，對于形狀復雜的模具零件易產生毛刺、凹凸尖點等缺陷，影響模具零件的表面粗糙度和抗腐蝕能力[36]。熱作模具應用的電刷鍍技術具有沉積效率高，工藝操作便捷，繞鍍性好，不受模具形態的限制，可使模具服役期提高50%~100%，主要原因是涂刷層具有良好的紅硬性、耐磨性及抗氧化性?？蒲腥藛T采用復合電刷鍍層工藝，使用鎳、鈷和二氧化鋯復合電刷鍍層工藝，鍍層表面致密，使鍍層與基體結合力提高，表面經打磨后可達鏡面。不僅硬度高，而且耐磨性提高，延長模具使用壽命達20%~100%。

隨著化學鍍工藝的改進和發展，不同的化學鍍工藝及其鍍液技術發展迅速，如多元復合鍍以及納米顆粒和稀土摻雜鍍鎳，此外雙鍍層技術和旨在提高鍍層效率的輔助技術也在不斷發展，一些性能更優、效果更好的新技術也不斷產生并運用于實踐中?；瘜W鍍鎳由于其易加工性，是制造光學模具的最佳材料之一，具有合適的硬度和耐用性，優越的耐腐蝕性、耐磨性，硬度、可焊性、磁性和沉積均勻性，可在非球面形狀下拋光至0.3 nm均方根粗糙度（RMS）以下。如閻康平在Ni-P鍍液中加入一定量的高分子材料聚四氟乙烯（PTFE）微粒，在Ni-P鍍層中PTFE顆粒分散分布，沉積于模具零件表面，由于PTFE微粒具有化學穩定性好、摩擦系數低（0.05）的特點，能夠有效提高模具零件表面的硬度、耐磨性及抗腐蝕能力，對于模具零件性能具有良好的強化效果。此外在G STRAFFELINI等的研究中，研究了幾種含有SiC和PTFE的化學鍍Ni-P復合鍍層的摩擦磨損性能，甚至還產生了由內部Ni-P-SiC層和外部Ni-P-PTFE層組成的沉積物。通過對AISI M2鋼進行摩擦磨損試驗，發現Ni-P-SiC-PTFE鍍層的滑動性能優于Ni-P鍍層，但比Ni-P-PTFE共鍍層的耐磨性差，在高負荷測試下，Ni-P-SiC-PTFE鍍層呈現比Ni-P-PTFE和Ni-P-SiC鍍層具有更好的抗摩擦磨損性能。

隨著對傳統金屬加工工序產生的有毒廢物的日益關注，用“清潔”技術取代“臟”電鍍工藝（特別是鉻和鎘）這一趨勢得到了較大的推動。較多企業考慮使用減少污染的電鍍，甚至放棄鍍液技術，采用物理氣相沉積、化學氣相沉積和激光熔覆等新型涂層技術實現綠色環保的發展理念。

1.5 激光熔覆技術

激光熔覆技術（laser cladding）是通過使用高功率激光束將熔覆材料與基體材料表層一起熔化凝固，形成熔融材料與基體材料表面達到冶金結合的涂層技術[44]。激光熔覆技術有以下特點：①結合力強，熱影響區??；②組織細化無孔隙，力學性能優異；③沉積材料多樣，可根據涂層性能需求選擇；④加工區域靈活，工藝可控性好。

SOTIROPOULOUD指出激光熔覆試樣的顯微組織由外到內有3種不同的結構區域，分別是熔覆區、熱影響區和基體。通過熔融原子或分子間的熱擴散交互作用，熔覆層與基體之間緊密結合，形成熔融結合層，由于激光熔覆的高能量輸入，低孔隙率，高結合力，有效地提升熔覆層與基體的抗載荷能力，提高了材料的綜合性能。

激光熔覆金屬主要用于涂層強化和修復各種零部件的表面，以提高耐磨性、耐腐蝕性和抗氧化性，CUI C Y討論了使用連續波CO2激光器（功率1.7 kW，掃描速度5 mm/s，光束直徑φ4 mm），以14 g/min的送粉速度，在模具鋼上激光熔覆沉積鈷基合金涂層。對表面改性的分析表明：該工藝可產生具有良好微觀結構和較高顯微硬度的薄表面層（平均測量值為588 HV0.2，未涂覆基體的平均測量值為283 HV0.2）。C P PAUL等[48]使用脈沖Nd:YAG激光器（功率1 kW，光束直徑φ1.5 mm，掃描速度1~10 mm/s），以3~8 g/min的送粉速度，在低碳鋼基體上利用動態激光熔覆技術沉積多層WC-12 wt.%Co合金，沉積的WC-Co合金涂層致密性好，無裂紋缺陷，具有良好的膜基結合力，測量WC-Co合金鍍層與基體的結合強度約為60 MPa。涂覆層表面的顯微硬度平均約為1 350 HV0.2，而基體表面的顯微硬度為200 HV0.2。

2 新技術發展方向

2.1 復合涂層技術

研究結果表明，復合表面強化處理不是簡單的單一疊加過程，而是要在多種工藝技術復合處理的過程中達到1+1>2的效果，通過2種或2種以上工藝技術的組合達到取長補短的復合性能和效果。

A S KORHNEN等通過等離子體氮化再進行物理氣相沉積的工藝組合，發展一種全新的滲鍍復合處理（PN/PVD）技術，2種表面強化技術的互補彌補了單一表面強化技術的部分性能缺點。通過基體、滲氮層、金屬層、過渡層、鍍層的有機結合，發揮各層的性能特點優勢，滲氮層提高基體硬度的同時可以起到支撐降低膜層與基體之間硬度梯度的作用，使膜層承載能力得到改善，減少了因載荷過大導致膜層脫落失效的風險。這種更平滑的硬度梯度變化，使涂層受力在外載荷作用時減小，應力在界面上分布更均勻。這也使其比單純的PVD涂層具有更強的承載能力，適用于磨擦磨損條件更苛刻的工作環境，服役周期延長。

SHI W等通過對比在Cr12MoV模具鋼表面磁控濺射沉積Ti/TiN涂層和低溫離子滲碳后再PVD沉積Ti/TiN薄膜復合處理工藝，模具零件表面的強度和硬度得到增強，且滲碳后鍍膜性能更好。楊九州等首先采用離子滲氮技術結合多弧離子鍍強化40Cr鋼基體，在基體表面沉積硬質CrN涂層，使基體、滲氮層、CrN涂層形成硬度梯度，不僅增強了多弧離子鍍CrN涂層的耐磨性，同時降低了涂層脫落失效的風險。張海洲等通過復合PVD 涂層模面處理工藝驗證，解決薄板沖壓生產中的拉傷缺陷，縮短了模具裝配時間和調試周期及降低了制造成本。滲鍍復合處理方法在一定程度上解決了單一工藝的不足，使復合處理層硬度更高、耐磨性更強、承載力更強。

輥式壓花由于其快速、連續的批量生產過程，近年來受到越來越多的關注。曲面上的微觀結構對軋輥的制造是一個挑戰，HUANG T G等提出了一種利用新型階梯旋轉光刻和化學鍍鎳技術在輥模表面制備微結構的方法，在金屬軋輥上制備平均高度為1.1 μm、寬度為23、45 μm的微槽軋輥微結構。復合涂層技術在涂層精細化方向和提供膜層功能性上仍然有廣闊的發展空間，多種涂層技術的有機組合具有一定的發展潛力與可能性。

2.2 納米涂層技術

在傳統涂層材料中添加納米顆粒，利用零維或一維納米粉體材料的特性，通過氣相沉積、噴涂、電鍍或化學鍍等制造工藝，可以制備納米復合鍍層[54]。R SCHWETZKE等在熱噴涂制備納米WC/12Co和WC/15Co涂層過程中，過飽和Co(W、C)基體在粒子沖擊下的快速凝固導致形成非晶或納米晶相，納米顆粒彌散分布于非晶態富鉆相中形成堅硬耐磨的W2C，涂層顯微硬度明顯增大，涂層的強度、耐磨、韌性、耐蝕、熱障、抗熱疲勞等性能顯著提高。A NIEDERHOFER等采用物理氣相沉積技術鍍覆TiN系納米涂層，利用納米材料的超細化達到晶粒細化和晶界強化的目的，通過薄膜制備過程中摻雜微量的Si，使涂層中產生納米級的晶粒細化，使沉積涂層具有更加優異的性能，硬度高、耐磨性好，已經廣泛應用在模具零件表面。