TD覆層處理技術(shù).doc

TD覆層處理技術(shù)一技術(shù)簡介熱擴散法碳化物覆層處理（Thermal Diffusion Carbide Coating Process）,簡稱TD覆層處理，是一種通過高溫擴散作用于工件表面形成一層數(shù)微米至數(shù)十微米的金屬碳化物覆層，其結(jié)構(gòu)如上圖所示。該覆層具有極高的硬度，HV可達3200左右，且與母體材料冶金結(jié)合。實踐證明，這種覆層具有極高的耐磨，抗咬合，耐蝕等性能，可提高工件壽命數(shù)倍至數(shù)十倍，具有極高的使用價值。二 采用TD覆層處理的主要效益1 大幅度提高工模具或工件的使用壽命，節(jié)省生產(chǎn)成本或運行成本。2 大幅度改善產(chǎn)品外觀，提高產(chǎn)品尺寸的均一性，提升產(chǎn)品質(zhì)量。3 大幅度節(jié)省維修時間和勞動強度，并減少因維修停機所帶來的損失。4 摩擦系數(shù)降低，抗咬合性能大幅度提高，無須潤滑或減少潤滑或無須采用高級潤滑產(chǎn)品。三 與相關(guān)技術(shù)的比較 通過在工件表面形成一層高硬度的耐磨材料是提高工件耐磨，抗咬合，耐蝕等性能，從而提高其使用壽命的有效而又經(jīng)濟的方法，TD覆層處理技術(shù)以碳化釩覆層為例，其表面硬度可達HV3200左右，較傳統(tǒng)的表面處理方法如滲碳HV900；滲氮HV1200；鍍硬鉻HV1000；甚至滲硼HV 12001800等表面處理的硬度高得多，因此具有遠優(yōu)于這些表面處理方法的耐磨性能。物理氣相沉積（PVD），物理化學氣相沉積（PCVD），化學氣相沉積（CVD）,TD覆層處理是現(xiàn)代的幾種表面超硬化處理方法，其中PVD，PCVD 工藝溫度低,變形較小,所形成的氮化鈦覆層HV可達2000左右,但由于這兩種方法形成的氮化鈦涂層與母體材料的結(jié)合力較差,實際應用中,容易出現(xiàn)涂層的剝落,在使用條件較為苛刻的場合,如引伸類模具;根本就無法達到滿意的使用效果,甚至根本無效果.因此PVD,PCVD往往難以發(fā)揮超硬化合物覆層的性能優(yōu)勢.高溫CVD法形成的碳化鈦覆層與TD覆層處理獲得的表面覆層硬度接近,并且高溫CVD法和TD覆層處理的覆層與基體都是冶金結(jié)合,具有PVD和PCVD無法比擬的膜基結(jié)合力,因此是目前最有效的表面超硬化方法.相比而言,CVD覆層的運行成本較高,后續(xù)處理也比較麻煩,其應用主要集中在硬質(zhì)合金工件上.而TD覆層處理由于后續(xù)處理比較方便,因此既可以用于鋼鐵材料,也可以用于硬質(zhì)合金.此外,TD覆層處理技術(shù)在無須褪去原先覆層的情況下,可以進行多次重復處理.四.應用范圍TD覆層處理可廣泛應用于由于各類磨損所引起的模具與工件或工件與工件之間的拉傷或磨損超差的問題.其中因咬合或粘結(jié)而引起的拉傷或拉毛問題,TD覆層處理是目前世界上最好的解決方法之一.因磨損而引起的工件尺寸超差等問題,通過TD覆層處理后,提高使用壽命上十倍是很正常的.所處理工件的材料,含碳量大于0.3%的各類鋼鐵材料,硬質(zhì)合金等.一般推薦各類中高合金工模具鋼.技術(shù)原理及工藝TD覆層處理是熱擴散法碳化物覆層處理(Thermal Diffision Carbide Coating Process)的簡稱，英文簡稱“TD coating”。因該技術(shù)由日本豐田中央研究所于20世紀70年代首先研制成功并申請專利，又被稱為“Toyota Diffusion Process”,簡稱“TD Process”，即TD處理，我國也稱作“熔鹽滲金屬”。無論其名稱如何，其原理都是將工件置于熔融硼砂混合物中，通過高溫擴散作用于工件表面形成金屬碳化物覆層，該碳化物覆層可以是釩、鈮、鉻等元素的碳化物，也可以是其復合碳化物，目前應用最廣泛的是碳化釩覆層。圖1所示為TD覆層組織的結(jié)構(gòu)。一般情況下，TD覆層處理的基本工藝過程為：工件檢查-拋光-裝吊-TD覆層處理-淬火+回火13次-清理-檢驗-尺寸調(diào)整-拋光-入庫。主要特點以碳化釩覆層為例，TD覆層處理最主要的特點是：1、覆層硬度高，HV可達28003200，遠高于氮化和鍍硬鉻，因而具有遠高于這些表面處理的耐磨、抗拉傷、耐蝕等性能。表中所示為TD覆層處理與其他幾種表面處理技術(shù)所能達到的材料硬度比較。2、由于是通過擴散形成的，所以覆層與基體具有冶金結(jié)合，覆層與基體的結(jié)合力較鍍硬鉻和PVD或PCVD的鍍層如鍍鈦層高得多，使用中不會脫落，這一點對在成形類模具上的應用極其重要。國內(nèi)外發(fā)展狀況TD覆層處理技術(shù)從20世紀80年代開始陸續(xù)由日本引入世界各地的許多國家，由于各國的國情不同，有些國家用得很成功，也有些國家應用失敗。該技術(shù)在日本、美國、韓國等國都已得到廣泛的應用。國內(nèi)70年代即已開始研究此項技術(shù)，到目前已有數(shù)十家單位對該技術(shù)進行過研究，發(fā)表文章數(shù)百篇，專利數(shù)項，據(jù)了解，目前還有一些單位在專門研究該項技術(shù)。實際上中國早在80年代中期就起草了此項技術(shù)的技術(shù)標準，即：JB/T4218-946硼砂熔鹽滲金屬，該標準于1994年10月25日被批準。國內(nèi)的研究成果大多沒有經(jīng)過長時間生產(chǎn)實踐的考驗，應用中總是存在這樣或那樣的問題，所以從70年代至90年代，盡管研究的人很多，但沒有一家專業(yè)從事該項技術(shù)加工的廠家。筆者從1991年開始該項技術(shù)的研究工作，經(jīng)過多年的研究和應用摸索，從1997年開始成功應用到各類模具上，并于2001年開始在國內(nèi)首先成立了專業(yè)從事該項技術(shù)加工業(yè)務(wù)的公司。多年來已為數(shù)百家國內(nèi)外企業(yè)提供了TD覆層處理加工服務(wù)，并成功應用到汽車、家電、五金、制管、冶金等行業(yè)的引伸(拉伸、拉延)、彎曲、翻邊、輥壓成形、冷鐓、沖裁、粉末冶金等類模具和一些零部件上，或根本上解決工件表面拉傷問題，或大幅提高工件的使用壽命，取得了極優(yōu)異的使用效果，也積累了豐富的實踐經(jīng)驗。TD覆層處理技術(shù)2009/4/8/09:05 來源：機械專家網(wǎng) 有一定含碳量(如高于0.3%)的各類鋼材、硬質(zhì)合金等都可以形成TD覆層，各類含碳量很低的鋼材通過預先滲碳也可以形成TD覆層。對于承載較大、精度較高的工件，一般推薦各類中高合金模具鋼，如SKD11、DC53、Cr12MoV、Cr12、Cr15MoV、H13、硬質(zhì)合金等。應用與推廣價值TD覆層處理的應用主要在兩方面：一方面是利用其高耐磨、抗粘結(jié)性能，從根本上解決成形類模具如拉伸、彎曲、翻邊、滾壓成形、壓鑄等模具的表面拉傷工件或粘料問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量，并大幅提高模具壽命；另一方面是利用其高耐磨性能，大幅度提高因各類磨損引起失效的工模具或工件的使用壽命，如沖裁、冷鐓、粉末壓制等模具。大量實踐已經(jīng)證明，TD覆層處理是目前解決拉傷問題的經(jīng)濟而有效的方法之一，并可將模具的使用壽命提高數(shù)倍至數(shù)十倍，極具使用價值。如圖2所示的車輪輪圈成形模，原來采用CrWMn，進行鹽浴氮化處理，壽命1000次左右時，工件和模具即嚴重拉傷甚至卡死，后改用模具材料Cr12MoV，并進行TD覆層處理后，根本上解決了工件表面拉傷問題，模具壽命一般可達8萬件以上。近年來隨著我國制造業(yè)特別是汽車工業(yè)的高速發(fā)展，由于TD覆層處理技術(shù)在解決汽車高強度鋼板和厚料板沖壓模具表面拉傷問題和提高模具壽命方面的杰出表現(xiàn)，其應用將會越來越多。圖3所示為一些汽車零部件模具經(jīng)TD覆層處理后的樣件。需要說明的是，TD覆層處理是一種在850105