一、引言

注塑模具在塑料制品生产中扮演着关键角色，其性能直接影响塑料制品的质量和生产效率。模具材料长期面临摩擦、腐蚀等复杂工况，磨损和腐蚀会降低模具精度、缩短使用寿命，增加生产成本。表面渗硼处理作为一种有效的材料表面强化技术，能够显著改善注塑模具材料的耐磨和抗蚀性能，成为提升模具性能的重要手段。

二、渗硼处理原理

（一）渗硼的基本概念

渗硼是将硼原子渗入金属材料表面，使其形成一层硼化物层的化学热处理工艺。在一定温度和活性硼原子的作用下，硼原子逐渐向模具材料内部扩散，与基体金属发生化学反应，形成硬度高、性能稳定的硼化物。

（二）渗硼的工艺过程

1. 渗硼剂的选择：渗硼剂通常由供硼剂、活化剂和填充剂组成。供硼剂提供硼原子，如硼铁、碳化硼等；活化剂促进硼原子的活性，常用的有氟化物、氯化物等；填充剂则起到稀释和分散作用，如碳化硅、氧化铝等。

2. 加热与保温：将模具放入含有渗硼剂的密封容器中，加热到合适的温度范围（一般为 800 - 1000℃），并保温一定时间。在这个过程中，渗硼剂分解产生活性硼原子，这些原子不断向模具表面扩散并渗入基体。

3. 冷却：保温结束后，采用合适的冷却方式，使模具缓慢冷却，以获得理想的渗硼层组织和性能。

三、对耐磨性能的影响

（一）渗硼层的组织结构与硬度

渗硼处理后，模具表面形成的硼化物层主要由 FeB 和 Fe₂B 组成，其硬度极高，可达 1300 - 2300HV，远远高于模具基体材料的硬度。这种高硬度的渗硼层能够有效抵抗外界的摩擦作用，减少模具表面的磨损。

（二）耐磨性能提升机制

1. 减少粘着磨损：在注塑过程中，模具与塑料熔体之间存在粘着现象，容易导致模具表面材料转移和磨损。渗硼层的存在降低了模具表面与塑料熔体的粘着倾向，使模具表面更加光滑，减少了粘着磨损的发生。

2. 提高抗磨粒磨损能力：塑料熔体中可能含有一些硬质颗粒，如填料、添加剂等，这些颗粒在流动过程中会对模具表面产生磨粒磨损。渗硼层的高硬度和良好的耐磨性，使其能够承受磨粒的冲击和切削作用，有效提高模具的抗磨粒磨损能力。

（三）实验验证

通过对比实验，对未渗硼和渗硼处理后的模具材料进行磨损测试。采用销 - 盘磨损实验，在相同的实验条件下，未渗硼的模具材料磨损量较大，表面出现明显的划痕和磨损痕迹；而渗硼处理后的模具材料磨损量显著降低，表面磨损轻微，表明渗硼处理能够大幅提高模具材料的耐磨性能。

四、对抗蚀性能的影响

（一）渗硼层的致密性与化学稳定性

渗硼层具有致密的组织结构，能够有效阻挡外界腐蚀介质与模具基体的接触。同时，硼化物的化学稳定性较高，在酸、碱等腐蚀介质中具有较好的抗腐蚀性能，从而提高了模具的整体抗蚀能力。

（二）抗蚀性能提升机制

1. 形成物理屏障：渗硼层作为一层致密的保护膜，阻止了腐蚀介质向模具基体内部的渗透，延缓了腐蚀过程的进行。例如，在含有腐蚀性气体的注塑环境中，渗硼层能够防止气体与模具表面发生化学反应，保护模具基体不被腐蚀。

2. 改善电极电位：渗硼处理改变了模具材料表面的电极电位，使其在腐蚀介质中更难发生电化学腐蚀。电极电位的提高使得模具表面更不易被氧化，增强了模具的抗蚀性能。

（三）实验验证

在模拟腐蚀环境下，对渗硼前后的模具材料进行腐蚀实验。将样品分别浸泡在不同浓度的酸、碱溶液中，经过一定时间后观察表面腐蚀情况。未渗硼的样品表面出现明显的腐蚀坑和锈迹，而渗硼处理后的样品表面基本保持完好，只有轻微的腐蚀痕迹，证明渗硼处理显著提升了模具材料的抗蚀性能。

五、实际应用案例

（一）汽车内饰件注塑模具

某汽车零部件制造企业在生产汽车内饰件注塑模具时，对模具进行了表面渗硼处理。在长期的生产过程中，模具的耐磨性能得到显著提升，减少了因磨损导致的模具修复和更换次数。同时，由于注塑环境中存在一定的腐蚀性气体和化学物质，渗硼处理后的模具抗蚀性能也有效保障了模具的使用寿命，提高了生产效率，降低了生产成本。

（二）塑料包装容器注塑模具

一家塑料包装容器生产企业采用渗硼处理的注塑模具后，发现模具在面对含有添加剂和腐蚀性物质的塑料熔体时，抗蚀性能明显增强。模具表面不易被腐蚀，保证了塑料制品的表面质量，减少了因模具腐蚀导致的产品缺陷，提高了产品的合格率，增强了企业在市场中的竞争力。

六、结论与展望

表面渗硼处理对注塑模具材料的耐磨和抗蚀性能具有显著的提升作用。通过形成高硬度、致密的硼化物层，有效抵抗了磨损和腐蚀的侵害。在实际应用中，渗硼处理的注塑模具能够提高生产效率、降低成本、提升产品质量。随着材料科学和表面处理技术的不断发展，未来渗硼处理工艺有望进一步优化，实现更高效、更精准的表面强化，为注塑模具行业的发展提供更强大的技术支持，满足不断增长的塑料制品生产需求。