最初由欧洲表面技术的领导者欧瑞康巴尔查斯于2004年发布的脉冲等离子扩散(PPD™)技术，为大型模具制造商提供了一个持久、高性价比并且环保的模具硬化保护方案。经过8年在汽车制造商(例如宝马，起亚，雷诺)的成功应用，该项技术将会在更大的领域进行商业运作，将模具的清洁和表面处理合成为一个工艺。Phil Read, 欧瑞康巴尔查斯PPD™销售及业务拓展负责人解释道。

2012年12月，总部位于列支敦士登的欧瑞康巴尔查斯揭开了其新一代PPD™技术的面纱，其独一无二的处理技术为大型成型模具创造了格外坚硬、持久和清洁的表面。由于高度的自动化，提高了能源效率，清洗以及处理加工将在同一炉腔内进行。这项技术目前已经成熟并可以更大范围的应用。新一代的PPD™技术因此将成为一个新的工业标准，并已经准备好取代现有的对环境产生严重污染的镀铬。

更有利于环境

目前在大型模具上普遍使用的表面处理技术是铬电镀，使用高度有害物质六价铬。在使用及处理过程中都会对安全产生危害和挑战，并将最终增加到生产成本中。PPD™技术只需要氢气、氮气和电力，不会产生或使用有害气体或化学物质。一大直接优势，就是在其表面处理工艺中完全没有铬的成分，使得嵌入式的六价铬粒子毫无机会进入生产线从而危及到产线上及其附近工人的健康。

图1: 经过PPD™处理的汽车模具案例

离子渗氮的重新利用：将清洁和表面处理合二为一

渗氮作为一项技术已经在近一个世纪中得到广泛运用。从二十世纪20年代开始，氮对钢铁表面的影响就有了系统性的研究。从二十世纪60年代开始，渗氮就已经成为可替代镀铬的技术。渗氮最重要的优势是工艺的低温处理能够最大限度地降低模具变形的风险。

然而，传统渗氮在前处理阶段仍有问题。汽车制造商的大部分模具是铸铁。生产过程中使用油和润滑油，铸铁会吸收这些。在传统渗氮处理过程前，模具必须进行清洗或在一个大炉子里进行最低450度的脱气处理。如此大型的炉子很难控制气温并最终会在模具表面残留粗糙的氧化层。然而一个汽车功能部件，需要非常光滑和清洁的表面。而且，对于如此大型炉子的温度控制失误也会损害大型汽车车身模。如果处理模具的温度不均匀，将会因极大的温度梯度差产生热应力从而导致一系列的模具损坏风险。

PPD™技术通过将清洗工序加入到真空炉内和渗氮工艺本身，克服了在前处理的困难。PPD™的高频等离子脉冲在以每秒50万次的速度把氮扩散到模具上，所以模具上残留的油污不会影响整个工艺过程。在过去，这样的工艺只能从理论上来证实，PPD™技术的成功就是将清洗和渗氮发生在同一场合、同一真空炉内。模具表面没有氧化的风险，温度也能得到更精密的控制从而避免了模具因热应力受损的风险。这样持续的真空环境创造了一个非常干净平滑的表面，并为板料提供了一个极佳的拉延条件。

图2：PPD™可以广泛应用于大量铸铁、铸钢极其变体。

高能量的脉冲等离子发生器也有一个自动安全控制系统来保证过程的精确控制和模具的安全。在渗氮过程中，温度、脉冲间隔、电压和气体成分都非常精确地控制在设定值，并最终确保大幅度地增强模具的耐磨性和耐腐蚀性。

停线时间降到最短

现代自动化冲压线中会使用大量的自动化模具来将大块的金属板料拉延，冲压并成型成汽车的外壳。每一套这样的模具，如一套门板或一套引擎盖模具，每年都可以生产超过200000个这样的零件。每一套模具都按不同的规格特别定制，最重可达40吨。由于后续组装线要求对所有前道工序都进行连续的无缝拼接作业，任何一套模具的损坏或缺失都将会导致整个生产线的停工。

为了确保长期可靠的使用，大部分成型模具都要经过表面处理，涂层或硬化。对于大型的模具，标准的表面处理过去长期都是使用六价铬来镀硬铬。然而传统的镀铬模具的使用寿命要远远小于涂层。所以，冲压模具在整个模具寿命周期中都会由于模具设计变更或模具的日常表面损耗需要反复进行几次镀铬(平均一年一次)。

重新镀铬带来的不光是直接的费用，还有间接的影响。不断的从生产线上移走模具意味着生产商需要更多的存货。在模具移走的这段时间里，生产仍旧继续，直到该模具重回冲压线，但这样的存货生产非常昂贵并且需要仔细的管理。通过提供持久的高硬度的单一处理过程，PPD™显然可以覆盖冲压模具的整个服务寿命并且不需要重新表面处理(大约5年)，这将会把生产率提高将近25%。

PPD™表面的组成部分也可以帮助模具减少维护成本，很大程度上是由于氮的扩散使模具表面硬化(而不仅仅是涂层)，因此，如果模具受损了或者需要调整，表层可以用油石打磨、焊接或者进行热凸处理，这与优质的表面毫不冲突。

图3：通过PPD™处理，工具表面有一层薄、硬并且耐化学性的化合物层。这是由拥有高耐磨性、高硬度(约1200HV0.1)的金属化合物功能层组成。化合物层的下面是由浅及深发散的扩散层(主要包含氮和碳)，扩散至约0.2-0.3mm深，对化合物层形成有效的支撑，并有足够的空间进行研磨、焊接和油石处理。

创造更高级别的工业标准

通过近十年在汽车模具的表面硬化的应用，PPD™技术经证明为一项能简便并持久地保护生产工艺、环境、员工、模具本身和产线的工艺。它赋予传统技术新的生命，是一项满足了汽车行业逐步增长的需求，并达到了节约成本，保护环境的目的的生产解决方案。

随着工艺的持续进步，新一代的PPD™技术已经准备好来满足汽车行业更广泛的需求。截止目前，PPD™技术在3大战略基地建立了一定的基础(德国，韩国和美国)。作为起步，汽车制造商已经通过新技术带来的模具寿命和持久的质量优势来证实之前的承诺。特别是，雷诺在其达契亚车型发布时就开始使用PPD™技术，起亚也将其整条生产线替换为PPD™技术。

图4：为大型铸铁，A级汽车冲压模具设计的，PPD™炉腔是全球最大的，能够处理最大尺寸为9.8mx2.9m，最大重量为40吨—能够容纳如今汽车行业最大最重的冲压模具。

其他要求高硬度和耐久大型金属表面的工业领域也从中受益。虽然相对来说还是一项新技术，PPD™技术已经运用在一系列要求表面硬化的应用中，包括钢铁压辊，工厂装配运输轮，塑料模具，风力汽轮机的齿轮和船舶发动机等。