TD处理技术

2022-06-09

概述原理
     TD模具表面超硬化处理技术经研究不断的持续改进,目前在解决冷作模具磨损失效的应用其技术、品质、成本和响应速度等方面有很大的优势。

     所处理工件的材料,含碳量大于0.3%的各类钢铁材料,硬质合金等,一般推荐各类中高合金工模具钢。

一.技术特点
       热扩散法碳化物覆层处理(Thermal Diffusion Carbide CoatingProcess),简称TD覆层处理,是一种通过高温扩散作用于工件表面形成一层数微米至数十微米的金属碳化物覆层,其结构如上图所示。该覆层具有极高的硬度,HV可达             3200左右,且与母体材料冶金结合。实践证明,这种覆层具有极高的耐磨,抗咬合,耐蚀等性能,可提高工件寿命数倍至数十倍,具有极高的使用价值。
二. 采用TD覆层处理的主要效益

1. 大幅度提高工模具或工件的使用寿命,节省生产成本或运行成本。

2. 大幅度改善产品外观,提高产品尺寸的均一性,提升产品质量。

3. 大幅度节省维修时间和劳动强度,并减少因维修停机所带来的损失。

4. 摩擦系数降低,抗咬合性能大幅度提高,无须润滑或减少润滑或无须采用高级润滑产品。 

三. 与相关技术的比较
       通过在工件表面形成一层高硬度的耐磨材料是提高工件耐磨,抗咬合,耐蚀等性能,从而提高其使用寿命的有效而又经济的方法,TD覆层处理技术以碳化钒覆层为例,其表面硬度可达HV3200左右,较传统的表面处理方法如渗碳HV~900;渗氮HV~1200;镀硬铬HV~1000;甚至渗硼HV 1200~1800等表面处理的硬度高得多,因此具有远优于这些表面处理方法的耐磨性能。
物理气相沉积(PVD),物理化学气相沉积(PCVD),化学气相沉积(CVD),TD覆层处理是现代的几种表面超硬化处理方法,其中PVD,PCVD工艺温度低,变形较小,所形成的氮化钛覆层HV可达2000左右,但由于这两种方法形成的氮化钛涂层与母体材料的结合力较差,实际应用中,容易出现涂层的剥落,在使用条件较为苛刻的场合,如引伸类模具;根本就无法达到满意的使用效果,甚至根本无效果.因此PVD,PCVD往往难以发挥超硬化合物覆层的性能优势。
高温CVD法形成的碳化钛覆层与TD覆层处理获得的表面覆层硬度接近,并且高温CVD法和TD覆层处理的覆层与基体都是冶金结合,具有PVD和PCVD无法比拟的膜基结合力,因此是目前最有效的表面超硬化方法.相比而言,CVD覆层的运行成本较高,后续处理也比较麻烦,其应用主要集中在硬质合金工件上.而TD覆层处理由于后续处理比较方便,因此既可以用于钢铁材料,也可以用于硬质合金.此外,TD覆层处理技术在无须褪去原先覆层的情况下,可以进行多次重复处理。

四.应用范围
     TD覆层处理可广泛应用于由于各类磨损所引起的模具与工件或工件与工件之间的拉伤或磨损超差的问题.其中因咬合或粘结而引起的拉伤或拉毛问题,TD覆层处理是目前世界上最好的解决方法之一.因磨损而引起工件尺寸超差等问题,通过TD覆层处理后,提高使用寿命上十倍是很正常的。

所谓金属热处理就是在把金属加热到一定的温度、保温一定的时间,以不同的冷却速度来使金属材料达到某种使用潜能。金属热处理包含了几个基本因素:温度、时间、冷却介质、冷却速度。TD最直意的理解就是对金属基体渗入耐磨金属原子,即渗金属(相对于渗碳、渗硼、渗氮只是渗非金属)。其原理是利用碳在高温下扩散。在一定的处理温度下,将有一定碳含量的金属工件置入有钒、铌、钛、铬等金属原子的硼砂熔盐中,让硼砂熔盐中的金属原子与工件中的碳原子产生化学反应,从而扩散在工件表面形成一层碳化层。这个过程就叫TD,所形成的碳化层就叫TD层。TD渗金属的最佳的渗入温度在920—950℃。如果材料是Cr12MoV、SKD-11,其实这个温度已经相当于给它们的基体已经退火。这时模具实际上是处于鸡蛋壳的状态——外壳很硬(TD层的硬度达到3000HV以上),芯部很软(金属工件的基体硬度在35—52HRC)。在生产过程中,为了得到较高的基体硬度来支撑表面TD层的刚性,就必须将工件随炉升温到1010—1030℃重新淬火、回火,使金属工件的基体硬度达到58—62HRC之间。所以说,TD其实就是一个完整的热处理过程。



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