关于TD处理的工艺

dong926

各位朋友：你们也没有碰到过模具需要做TD处理的？据说是小日本的工艺，能否告知其具体工艺流程，谢谢了

草原的风

TD覆层处理温度是850℃-1050℃，是一种高温处理过程，处理过程中必然会产生热应力；对于钢铁材料而言一般都还会有相变过程，相变的结果会形成相变应力和工件比容的变化。热应力，相变应力，比容的变化都会使工件产生变形甚至开裂的现象。而一般TD覆层处理是模具的最终加工工序，处理后不容许再加工，所以TD覆层处理技术能否成功应用的关键是第一：形成合格的表面覆层；第二：尽量减小工件的变形，并杜绝开裂现象。只要工件的材料含有一定量的碳，如含碳量大于0.3%的各类钢铁材料,硬质合金等，都可以在工件表面形成VC覆层。不同的工件材料及不同的使用场合TD覆层处理的工艺有一些差别，但其基本过程都是将预制好的工件放入硼砂混合物中，在850-1050℃的温度下保温2-12小时，在工件表面形成覆层后，根据工件的材料或要求选择适当方式冷却（一般是淬火过程，也有不少例外），并进行一些相应的后续处理（如回火，清理，尺寸调整，抛光等）。

草原的风

TD覆层处理是热扩散法碳化物覆层处理（Thermal Diffision Carbide Coating Process）的简称，英文简称TD coating。因该技术由日本丰田中央研究所首先研制成功并申请专利，又被称为Toyota Diffusion  Process,简称TD Process即TD处理。我国也称作熔盐渗金属。无论其名称如何，其原理都是将工件置于熔融硼砂混合物中，通过高温扩散作用于工件表面形成金属碳化物覆层，该碳化物覆层可以是钒、铌、铬的碳化物，也可以是其复合碳化物，目前应用最广泛的是碳化钒覆层。碳化钒覆层的主要特点是：
    1）覆层硬度高，HV可达2800-3200，远高于氮化和镀硬铬，因而具有远高于这些表面处理的耐磨，抗拉伤，耐蚀等性能；
    2）由于是通过扩散形成的，所以覆层与基体具有冶金结合，覆层与基体的结合力较镀硬铬和PVD或PCVD的镀层如镀钛层高得多，这一点对在成型类模具上的应用极其重要；
    大量的实践证明，TD覆层处理是目前解决拉伤问题经济而最有效的方法之一，并可以提高模具或工件寿命数倍至数十倍，极具使用价值。
    TD覆层处理技术从八十年代开始陆续由日本引入世界上许多国家，由于各国的国情不同，有些国家用得很成功，也有些国家应用失败。目前该类技术在日本、美国、韩国等国都已得到广泛的应用。国内七十年代即已开始研究此项技术，到目前已有数十家单位对该技术进行过研究，发表文章数百篇，专利数项

dong926

谢谢楼主，有可能的话，是否能详细说一下其配方呢

dong926

听说TD变形量也有办法控制，是真的吗，是如何控制的呢

lx521lx

一般用SKD11、Cr12MoV等微变形材料

WSRCL

我87年就守在1个井炉边,炉膛是个φ300×800的坩锅,里面是硼砂脱了水,加硅铁催化,加五氧化二钒,900度熔化成浆后,放入拉伸模,980度保温饱12小时,缓冷下油,材料是Cr12,对你有帮助吗？

TD之家

楼上朋友可称得上是元老了，敬佩敬佩！

请问，油冷后Cr12的TD皮膜破损的返工率大约有多高呢？

谦虚谨慎

以我的经验 应该在50% 以上

shaod

很高兴认识各位TD专家，国内对此技术的使用应该是很早以前的事情了，不过市场推广还很不到位呢。

孤鸿踏雪

TD处理技术
    TD处理（Toyota Diffusion Coating Process）技术是由日本丰田中央研究所开发的,是用熔盐浸镀法、电解法及粉末法进行表面强化（硬化）处理技术的总称。过去的一些文献将TD处理称为渗金属处理。实际应用最为广泛的是熔盐浸镀法（或称熔盐浸渍法、盐浴沉积法）在模具表面形成VC、NbC、Cr23C6-Cr7C3等碳化物超硬“涂层”（实为渗层）。由于这些碳化物具有很高的硬度，所以经TD法处理的模具可获得特别优异的力学性能。一般来说，采用TD处理与采用CVD（化学气相沉积）、PVD（物理气相沉积）、PCVD（等离子化学气相沉积）等方法进行的表面硬化处理效果相近似，但由于TD法设备简单、操作简便、成本低廉，所以是一种很有发展前途的表面强化处理技术。TD处理在国外应用已相当普遍，但在国内报道并不多见。
     1.设备及盐浴成分
     TD处理所用设备有普通外热式坩埚盐浴炉和采用将坩埚置入一内热式电极盐浴炉炉膛内的设备，后者不仅增大了设备体积及设备功率，而且这种电极盐浴炉还需配备专用变压器，故这种设备并不多用。
     盐浴成分：耐热坩埚中的盐浴，70-90%是硼砂（Na2B4O7），根据涂覆层的组织成分要求，再加入能形成不同碳化物的物质，如：涂覆VC时，加入Fe-V合金粉末或V2O5粉末。
    无水硼砂的熔点为740℃，其分解温度高达1573℃，在高温状态非常稳定。熔融硼砂具有溶解金属氧化物的能力，使工件表面保持洁净，有利于工件表面吸附活性金属原子。硼砂盐浴中的添加剂是V、Nb、Cr及其Fe合金或氧化物粉末。目前，工具钢多采用VC涂层。如需涂覆NbC、Cr—C，则在硼砂中加入Fe-Nb、Fe-Cr合金粉末或Nb2O5、Cr2O3氧化物粉末。添加剂的数量要适当，既要满足渗入元素的浓度和扩散速度要求，又要使盐浴具有较好的流动性。
     如盐浴组成中含有金属氧化物，则需添加Al、Ca、Ti、Fe- Ti、Fe-Al等物质，以提高并保持盐浴的活性，使活性金属原子得以在盐浴中被还原出来。
    2.工艺概述
    将硼砂放入坩埚中加热熔化并升温至800～1200℃，然后加入组成盐浴的其它物质，再将工件浸入盐浴中保温1～10h（浸渍时间长短取决于工艺温度及“涂覆”层厚度要求）工件表面就会形成由碳化物构成的表面“涂层”。
     3. 碳化物的形成机理
     碳化物的形成过程是硼砂盐浴中活性金属原子与工件（基材）本身的碳原子相结合的过程，这个过程包括以下四个步骤：
     （1）碳化物形成元素的合金或氧化物粉末不断向盐浴中溶解，并被还原为活性金属原子；
     （2）活性金属原子在盐浴中向工件表面扩散；
     （3）金属原子与工作表面的碳原子结合形成碳化物；
     （4）工件内部的碳原子不断向表面扩散，与金属原子结合，碳化物层不断增厚。
      由此可见，TD处理过程中的V、Nb、Cr等碳化物形成元素与C结合，在工件表面形成VC、NbC、Cr-C等，其中的V、Nb、Cr来自盐浴中所添加的金属合金或氧化物粉末，而碳化物中的C则来自基材在工艺温度下固溶于奥氏体或铁素体中的碳，碳化物层的形成是靠盐浴中的活性金属原子和碳原子的双向扩散完成的，而碳原子在整个扩散过程，均在基材（固体）内进行。因此，熔盐浸镀法是一种利用扩散规律进行表面强化的处理方法，“涂覆”层的形成机理与PVD、CVD有本质不同。
     由于碳化物中的C来自工件（基材）本身，因此要求基材的含碳量在0.4%以上，一般含碳量较高的工具钢最适宜作TD处理的基材。
     4.TD处理的工艺参数
影响TD涂层厚度的主要因素是盐浴温度、处理时间和基材的化学成分，其关系为D2＝Ate-Q/RT，式中D为“涂覆”层厚度（mm）；t为浸渍时间（s）；T为工艺温度（k）；Q为碳化物层的扩散激活能（约为167.47～209.34KJ/mol）；R为气体常数（8.29J/mol．k）；A为由基材含碳量等因素决定的常数，一般在10-3～10-2之间；e为自然常数。
     根据上述函数关系，对某一工件（基材），其含碳量及化学成分是一定的，当工艺温度一定时，根据设计的“涂覆”层厚度要求，时间便可确定。
     TD处理的特点是碳化物层厚度随处理时间的变化规律符合抛物线（菲克第二定律）规律。
    如前所述，TD处理温度一般在800～1200℃，这个选择范围是比较宽的，而温度的高低又直接影响到“涂覆”层形成的速率，因此，工艺温度非常关键，而目前作者所见的报道均未对此作出介绍。笔者认为：TD处理温度应与基材的最佳淬火温度相一致。因为TD处理后须经淬火、回火处理，以获取必要的基体硬度。温度选择过高，则会在TD 处理过程导致基体组织的粗化，这种粗化的组织直接进行淬火，不仅降低了基体的力学性能，还会加剧变形开裂趋势。而当处理温度选择过低时，则在TD处理过程不能完成奥氏体化，从而不能直接淬火，这是不经济的。

期待梦想

TD处理如果是碳化钒覆层是什么颜色的呢？

孤鸿踏雪

很抱歉哦，对于TD处理我是典型的纸上谈兵而已，没有一点实践经验。

kingsun-TD

茶灰色,抛光完毕后是镜面,很漂亮!

dong926

谢谢各位，这里特别感谢孤鸿踏雪 和WSRCL，二位前辈辛苦了，打了那么多字，鞠躬致敬

冷傲

现在是不是很多人做这种处理呢？具体用在什么模具呢？请教。

张家文

我想做，技术转让费多少、13727072298.

仙都热工

请教草原的风:TD处理后的模具有没有防锈功能?

kingsun-TD

回复 18# 仙都热工


    你要是放到那里不管他,我估计三五年不会锈!

PQY1075

TD处理不是一种新型工艺，说明白就是渗V，我现在用这工艺给美国做出一种油井产品，这工艺代替了鬼子用的硬质合金！