钨钢模具因具备高硬度、高耐磨性、耐腐蚀及热稳定性等特性，被广泛应用于精密冲压、光学透镜压铸、金属粉末压制等高端制造领域。然而，其表面处理工艺的复杂性常成为制约加工效率与成品质量的关键因素。本文基于行业实践与技术规范，系统梳理钨钢模具加工后的表面处理全流程，为制造企业提供可落地的技术参考。

一、预处理阶段：基础平整与应力消除

1. 表面粗加工

钨钢模具加工后，表面常残留加工刀纹、氧化层或电火花加工（EDM）产生的白层。这些缺陷若未彻底去除，将直接影响后续抛光效果。实际操作中，需根据模具结构选择工具：

平面或简单曲面：采用金刚石砂轮（粒度200#-400#）进行粗磨，去除余量并消除表面应力。

复杂型腔：通过电火花加工（EDM）结合化学蚀刻，去除硬质层后，使用碳化硅油石（粒度600#-1000#）配合煤油进行手工打磨，避免交叉划痕。

关键控制点：粗加工阶段需严格控制切削量，防止局部应力集中导致模具开裂。例如，某精密冲压模具在粗加工时因切削量过大，导致型腔边缘出现微裂纹，最终通过局部补焊修复，延长了交付周期。

2. 油石打磨

油石打磨是连接粗加工与精磨的过渡环节，其核心目标是消除粗加工痕迹并提升表面均匀性。操作要点包括：

工具选择：碳化硅油石（粒度800#-1200#）适用于大多数场景，若模具表面存在硬质夹杂物，可改用立方氮化硼（CBN）油石。

手法规范：沿同一方向均匀施压，避免往复运动导致划痕叠加。对于深腔模具，需使用可弯曲油石配合专用夹具，确保接触面贴合。

案例佐证：某光学透镜压铸模具在油石打磨阶段因操作不规范，导致表面出现周期性波纹，后续需通过电解抛光修正，增加了20%的处理成本。

二、精磨阶段：粒度递进与缺陷控制

1. 金刚石砂纸逐级细化

精磨阶段需通过粒度递进的金刚石砂纸（800#→1200#→2000#→3000#）逐步降低表面粗糙度。每级砂纸更换前，需用超声波清洗机去除残留磨粒，防止粗颗粒划伤表面。

工艺参数：砂纸压力控制在0.5-1MPa，转速根据模具尺寸调整（小型模具1500-2000rpm，大型模具800-1200rpm）。

缺陷预防：若发现表面出现橘皮纹或烧伤，需立即停止加工并检查冷却液流量及砂纸粒度匹配性。

2. 超声波辅助研磨

针对微细结构或异形型腔，超声波研磨可显著提升加工效率。其原理是通过高频振动使金刚石悬浮液中的磨粒产生冲击运动，实现微观去除。

设备配置：超声波发生器频率需与模具材料匹配（钨钢推荐20-40kHz），振幅控制在5-10μm。

效果验证：某医疗器械模具通过超声波研磨，将内孔表面粗糙度从Ra0.8μm降至Ra0.2μm，加工时间缩短40%。

三、抛光阶段：镜面效果实现

1. 粗抛光（半精抛）

粗抛光阶段需平衡材料去除率与表面质量，通常采用金刚石研磨膏（粒度W5-W7）配合硬质聚氨酯抛光轮。

操作规范：转速控制在1000-1500rpm，分区域均匀施压，每30秒用百倍显微镜检查表面状态。

冷却控制：抛光过程中需持续喷洒煤油或专用冷却液，防止局部温度超过80℃导致材料相变。

2. 精抛光（镜面抛）

精抛光是达成镜面效果（Ra≤0.01μm）的关键步骤，需使用超细研磨膏（粒度W1.5-W3）或二氧化硅抛光液。

工具选择：软质纤维布轮或麂皮可减少表面应力，避免硬质工具导致的划痕。

环境要求：抛光车间需达到ISO 5级洁净度，防止粉尘附着影响表面质量。

数据支撑：某精密冲压模具通过精抛光处理，表面光泽度从800GU提升至950GU，满足高端电子元器件压铸需求。

四、后处理与检测：质量闭环管理

1. 清洗与防锈

抛光完成后，需用超声波清洗机（溶剂为酒精或专用脱脂剂）彻底去除残留抛光膏。随后喷涂硬质合金专用防锈油或进行真空镀膜（如类金刚石涂层DLC），防止模具在存储过程中氧化。

2. 表面检测

粗糙度检测：使用轮廓仪测量Ra值，确保符合设计要求（通常≤0.01μm）。

光泽度检测：采用60°入射角光泽度仪，镜面标准需≥900GU。

微观检查：通过扫描电子显微镜（SEM）观察表面微观形貌，排除亚表面损伤。

五、特殊工艺补充：复杂场景解决方案

1. 电解抛光

针对深腔或窄槽结构，电解抛光可实现均匀去除。其工艺参数为：磷酸基电解液、电压5-15V、时间30-60秒，可去除表层约1-2μm材料，消除机械加工痕迹。

应用案例：某航空零部件模具通过电解抛光，将型腔表面粗糙度从Ra0.5μm降至Ra0.05μm，满足航标要求。

2. 磁流变抛光

对于纳米级表面（Ra<0.005μm）需求，磁流变抛光通过磁场控制磨粒运动轨迹，实现超精密加工。但该工艺设备成本较高，目前仅应用于高端光学模具领域。

六、技术趋势与行业展望

随着智能制造技术的发展，钨钢模具表面处理正朝着自动化、智能化方向演进。例如，结合机器人路径规划算法的自动化抛光系统，可显著提升加工一致性；基于人工智能的缺陷预测模型，可提前识别潜在风险点。未来，随着新材料与新工艺的融合，钨钢模具的表面处理效率与质量将迈上新台阶。

结语：钨钢模具的表面处理是集机械加工、材料科学、精密检测于一体的系统性工程。通过严格遵循预处理、精磨、抛光、检测全流程规范，并结合电解抛光等特殊工艺，可实现镜面级表面质量，为高端制造提供坚实保障。