TD覆層處理技術(shù).doc

TD覆層處理技術(shù)一技術(shù)簡(jiǎn)介熱擴(kuò)散法碳化物覆層處理（Thermal Diffusion Carbide Coating Process）,簡(jiǎn)稱(chēng)TD覆層處理，是一種通過(guò)高溫?cái)U(kuò)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(dá)3200左右，且與母體材料冶金結(jié)合。實(shí)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(jià)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(yùn)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(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度，并減少因維修停機(jī)所帶來(lái)的損失。4 摩擦系數(shù)降低，抗咬合性能大幅度提高，無(wú)須潤(rùn)滑或減少潤(rùn)滑或無(wú)須采用高級(jí)潤(rùn)滑產(chǎn)品。三 與相關(guān)技術(shù)的比較 通過(guò)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(jì)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(dá)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(yuǎn)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(xué)氣相沉積（PCVD），化學(xué)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(dá)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(shí)際應(yīng)用中,容易出現(xiàn)涂層的剝落,在使用條件較為苛刻的場(chǎng)合,如引伸類(lèi)模具;根本就無(wú)法達(dá)到滿(mǎn)意的使用效果,甚至根本無(wú)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(shì).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(wú)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(yùn)行成本較高,后續(xù)處理也比較麻煩,其應(yīng)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(wú)須褪去原先覆層的情況下,可以進(jìn)行多次重復(fù)處理.四.應(yīng)用范圍TD覆層處理可廣泛應(yīng)用于由于各類(lèi)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(wèn)題.其中因咬合或粘結(jié)而引起的拉傷或拉毛問(wèn)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(wèn)題,通過(guò)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(lèi)鋼鐵材料,硬質(zhì)合金等.一般推薦各類(lèi)中高合金工模具鋼.技術(shù)原理及工藝TD覆層處理是熱擴(kuò)散法碳化物覆層處理(Thermal Diffision Carbide Coating Process)的簡(jiǎn)稱(chēng)，英文簡(jiǎn)稱(chēng)“TD coating”。因該技術(shù)由日本豐田中央研究所于20世紀(jì)70年代首先研制成功并申請(qǐng)專(zhuān)利，又被稱(chēng)為“Toyota Diffusion Process”,簡(jiǎn)稱(chēng)“TD Process”，即TD處理，我國(guó)也稱(chēng)作“熔鹽滲金屬”。無(wú)論其名稱(chēng)如何，其原理都是將工件置于熔融硼砂混合物中，通過(guò)高溫?cái)U(kuò)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(fù)合碳化物，目前應(yīng)用最廣泛的是碳化釩覆層。圖1所示為T(mén)D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(guò)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(yàn)-尺寸調(diào)整-拋光-入庫(kù)。主要特點(diǎn)以碳化釩覆層為例，TD覆層處理最主要的特點(diǎn)是：1、覆層硬度高，HV可達(dá)28003200，遠(yuǎn)高于氮化和鍍硬鉻，因而具有遠(yuǎn)高于這些表面處理的耐磨、抗拉傷、耐蝕等性能。表中所示為T(mén)D覆層處理與其他幾種表面處理技術(shù)所能達(dá)到的材料硬度比較。2、由于是通過(guò)擴(kuò)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(huì)脫落，這一點(diǎn)對(duì)在成形類(lèi)模具上的應(yīng)用極其重要。國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩rTD覆層處理技術(shù)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始陸續(xù)由日本引入世界各地的許多國(guó)家，由于各國(guó)的國(guó)情不同，有些國(guó)家用得很成功，也有些國(guó)家應(yīng)用失敗。該技術(shù)在日本、美國(guó)、韓國(guó)等國(guó)都已得到廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)70年代即已開(kāi)始研究此項(xiàng)技術(shù)，到目前已有數(shù)十家單位對(duì)該技術(shù)進(jìn)行過(guò)研究，發(fā)表文章數(shù)百篇，專(zhuān)利數(shù)項(xiàng)，據(jù)了解，目前還有一些單位在專(zhuān)門(mén)研究該項(xiàng)技術(shù)。實(shí)際上中國(guó)早在80年代中期就起草了此項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，即：JB/T4218-946硼砂熔鹽滲金屬，該標(biāo)準(zhǔn)于1994年10月25日被批準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)的研究成果大多沒(méi)有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)實(shí)踐的考驗(yàn)，應(yīng)用中總是存在這樣或那樣的問(wèn)題，所以從70年代至90年代，盡管研究的人很多，但沒(méi)有一家專(zhuān)業(yè)從事該項(xiàng)技術(shù)加工的廠(chǎng)家。筆者從1991年開(kāi)始該項(xiàng)技術(shù)的研究工作，經(jīng)過(guò)多年的研究和應(yīng)用摸索，從1997年開(kāi)始成功應(yīng)用到各類(lèi)模具上，并于2001年開(kāi)始在國(guó)內(nèi)首先成立了專(zhuān)業(yè)從事該項(xiàng)技術(shù)加工業(yè)務(wù)的公司。多年來(lái)已為數(shù)百家國(guó)內(nèi)外企業(yè)提供了TD覆層處理加工服務(wù)，并成功應(yīng)用到汽車(chē)、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(lèi)模具和一些零部件上，或根本上解決工件表面拉傷問(wèn)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。TD覆層處理技術(shù)2009/4/8/09:05 來(lái)源：機(jī)械專(zhuān)家網(wǎng) 有一定含碳量(如高于0.3%)的各類(lèi)鋼材、硬質(zhì)合金等都可以形成TD覆層，各類(lèi)含碳量很低的鋼材通過(guò)預(yù)先滲碳也可以形成TD覆層。對(duì)于承載較大、精度較高的工件，一般推薦各類(lèi)中高合金模具鋼，如SKD11、DC53、Cr12MoV、Cr12、Cr15MoV、H13、硬質(zhì)合金等。應(yīng)用與推廣價(jià)值TD覆層處理的應(yīng)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(lèi)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(wèn)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(lèi)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(shí)踐已經(jīng)證明，TD覆層處理是目前解決拉傷問(wèn)題的經(jīng)濟(jì)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(jià)值。如圖2所示的車(chē)輪輪圈成形模，原來(lái)采用CrWMn，進(jìn)行鹽浴氮化處理，壽命1000次左右時(shí)，工件和模具即嚴(yán)重拉傷甚至卡死，后改用模具材料Cr12MoV，并進(jìn)行TD覆層處理后，根本上解決了工件表面拉傷問(wèn)題，模具壽命一般可達(dá)8萬(wàn)件以上。近年來(lái)隨著我國(guó)制造業(yè)特別是汽車(chē)工業(yè)的高速發(fā)展，由于TD覆層處理技術(shù)在解決汽車(chē)高強(qiáng)度鋼板和厚料板沖壓模具表面拉傷問(wèn)題和提高模具壽命方面的杰出表現(xiàn)，其應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越多。圖3所示為一些汽車(chē)零部件模具經(jīng)TD覆層處理后的樣件。需要說(shuō)明的是，TD覆層處理是一種在850105