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发表于 2010-8-28 17:22:52
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TD覆层概述(2007/3/22)
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，据了解，目前还有一些单位在研究该项技术。实际上此项技术中国在八十年代中期就开始起草了技术标准，即：JB/T4218-946硼砂熔盐渗金属，该标准于1994-10-25批准。但这些研究成果大多没有经过长时间生产实践的考验，应用中总是存在这样或那样的问题，所以从七十年代至九十年代，尽管研究的人很多，但没有一家专业从事该项技术加工的厂家。
我公司的研究人员从1991年开始研究该项技术，通过十几年的艰苦研究和生产实践，在无数的失败和成功的锤炼中，使我公司的技术成熟，也形成了一套拥有自有核心技术的技术体系，并于2001年在国内第一家推出专业从事该项技术来料加工的厂家。从近年的国际交往和实际使用的比较结果来看，在确保TD覆层质量的前提下，我公司在TD覆层处理的关键技术即控制工件的变形和开裂方面具有明显的优势。多年来我公司的TD覆层处理技术已成功应用到汽车、家电、五金、制管、冶金等行业的引伸、弯曲、翻边、辊压成型、冷镦、冲裁、粉末冶金等类模具和一些零部件上，积累了丰富的实践经验。经我公司TD覆层处理后的模具或根本上解决了工件表面的拉伤问题，或大幅度提高了模具或工件的使用寿命，或替代进口，取得了极优异的使用效果。
TD覆层处理工艺过程(2007/3/22)
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）。
TD覆层处理组织结构(2007/3/22)
TD覆层处理组织结构
Cr12MoV TD覆层金相照片
TD覆层处理主要性能指标及特点(2007/3/2)
1)TD覆层表面硬度：HV2800-3200，具有极高的耐磨，抗拉伤性能。
2）TD覆层厚度：4-20mm，覆层致密光滑。
3）极高的耐蚀性能
4) 覆层与母材冶金结合
5）可以重复处理
TD覆层处理适用材料及使用范围(2007/3/2)
适用材料:
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。但根据使用条件的不同，要获得良好的使用效果，材料的选择颇有讲究，建议与我公司联系。
使用范围：
TD覆层处理可广泛应用于解决或改善这样一些问题：
1）由各类磨损所引起的模具与工件或工件与工件之间的拉伤、粘附问题（如各类钢板或有色金属的引伸、拉延、弯曲、翻边、滚压成型等成型模具或其它有相对运动的工件表面），TD覆层处理是目前此类问题最好的解决方法之一。
2）因磨损而引起的工件尺寸超差等问题（如冲裁，冷镦，粉末冶金等模具或其它配件）,通过TD覆层处理后,可提高使用寿命数倍至数十倍。
采用TD覆层处理的主要效益(2007/3/2)
1.就成型类模具而言，由于解决了模具表面的拉伤问题，带来的好处是：生产中无须经常停机修模，大幅度提高了生产效率，改善了产品的外观；
2．由于模具的寿命大幅度的提高，提高了被加工产品的尺寸均一性，提升了产品的品质；
3．由于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；
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。
TD覆层处理应用注意事项(2006/11/10)
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。根据我公司十余年从事该项技术的经验，要用好该技术必须注意以下问题：
1．材料要求：对于成型类模具，一般推荐SKD11，DC11，DC53，SLD,S-MAGIC, KD11S , D2，XW42， Cr12MoV ，SKD61，H13等高铬模具钢。某些情况下，有可能需要选用其它材料，建议与我公司联系；
2．焊补问题：在模具加工过程中，由于种种原因有可能需要焊补。焊补过的模具如要进行TD覆层处理，对焊补材料和焊接方法有要求，有关细节建议与我公司联系，否则，TD覆层处理后的工件难以保证不出现裂纹；
3．设计方面：对于钢模，TD覆层处理后一般都有热处理过程，为减少变形或开裂，工件设计时要尽量避免容易产生热处理应力集中的结构，如截面的急剧变化，内尖角等。
4．热处理：工件的热处理状况对后续热处理变形量有重要影响，为减少工件的变形，建议与我公司联系。
5．机械加工：尽量降低工件表面的粗糙度，为取得良好的使用效果，建议与我公司联系。
6．要TD覆层处理的工件如已做过其他表面处理，如各类渗氮，渗硼，镀硬铬，PVD沉积等，需将原表面处理层彻底清除，否则会影响TD覆层的表面质量，而已做过TD覆层处理的工件，一般情况只需将损伤部位修复即可再进行TD覆层处理。
TD覆层与相关技术的比较(2006/11/10)
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HV3000左右，较传统的表面处理方法如渗碳、氮化、镀硬铬、渗硼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。
几种表面处理的硬度比较
工艺 渗氮 镀硬铬，化学镀Ni-P PVD，PCVD 硬质合金（钨钢） 渗硼 TD覆层处理
硬度（HV） ～1200 1000 2000～3000 1200～1800 1200～1800 2800～3200
镀硬铬和各类氮化（包括气体氮化，离子氮化，气体软氮化，盐浴软氮化即QPQ）是应用广泛的两种表面处理方法，但在一些条件较苛刻或寿命要求很高的场合，与TD覆层处理相比，一方面这两种表面强化方法耐磨性有限，另一方面由于镀硬铬的镀层与母材结合力较差，容易出现剥落。而强化层一旦磨损或镀层剥落，强化效果也就失去。
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TiN、TiCN类涂层HV可达2000～3000，甚至更高,这类技术在装饰及高速钢刀具上的应用广泛，与TD覆层处理相比，这两种方法形成的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。
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覆层处理技术可以方便地进行多次重复处理。
就抗拉伤性能而言，上述表面处理方法及材料实际上都是很优异的，只是由于耐磨性的差别及硬化层与母材的结合力大小会影响最终的使用效果。比较而言，TD覆层处理、高温CVD、硬质合金是目前最有效的解决工件表面拉伤问题的方法，有关论述请参考我公司的技术文章。
典型实例
汽车冲压件成型模具(2006/3/24)
汽车冲压件成型模具:
高强度钢板和厚料板的成型，未经表面处理表面拉伤严重，有些甚至无法正常生产。经TD覆层处理后，一方面根本上解决工件表面的拉伤问题，无须经常停机修磨模具，提高了生产效率，改善了产品的外观，另一方面模具寿命一般可以达到数十万件，可以保持冲压件尺寸的一致性，提升产品品质。
彩管框架引伸凹模(2006/3/23)
彩管框架引伸凹模:
模具材料Cr12MoV或SKD11，被加工材料为0.8-1.2mm低碳钢板，该模具不处理使用几十次甚至几次工件即会出现拉伤，TD覆层处理后，一般可以达到200-300万件。
翻边冲头(2006/3/13)
车轮钢圈成型辊轮(2006/3/6)
车轮钢圈成型辊轮:
原来采用模具材料CrWMn，进行盐浴氮化处理，寿命1000次左右，工件和模具即严重拉伤，甚至卡死，后改用模具材料Cr12MoV，并进行TD覆层处理后，一般可以达到8万件以上。
冲裁模(2006/3/2)
冲裁模:
模具材料Cr12MoV，被加工材料为0.5mm低碳钢板，TD覆层处理后寿命提高4倍以上，一般情况下是十倍左右。
车轮钢圈成型辊轮(2006/3/6)
车轮钢圈成型辊轮:
原来采用模具材料CrWMn，进行盐浴氮化处理，寿命1000次左右，工件和模具即严重拉伤，甚至卡死，后改用模具材料Cr12MoV，并进行TD覆层处理后，一般可以达到8万件以上。
不锈钢装饰条成型模(2006/2/28)
不锈钢装饰条成型模:
不锈钢装饰条是外饰件，表面要求很高。其成型辊轮未经TD覆层处理很难生产出合格的产品，主要问题是工件表面会出现拉伤。通过TD覆层处理技术处理的辊轮，可以从根本上解决工件表面的拉伤问题。
粉末冶金模(2006/2/28)
粉末冶金模:
被加工材料为磁铁粉，原来模具材料Cr12，寿命1-2万次，后改用Cr12MoV或SKD11，并进行TD覆层处理，寿命达到20-40万次，寿命提高10-20倍。
不锈钢焊管成型模具(2006/2/28)
不锈钢焊管成型模具:
模具材料Cr12MoV，被加工材料为不锈钢板，原来一般采用高淬高回加氮化处理，很难解决焊管表面拉伤问题，模具寿命很短。后采用模具直接加工抛光到位，无须热处理，再进行TD覆层处理，可根本解决焊管表面拉伤问题，模具寿命较氮化处理提高4倍以上。
TD覆层处理有多厚？(2007/3/27)
答：通常5-20μm
TD覆层处理温度有多高？(2007/3/27)
答：850℃ ~ 1050℃
TD覆层处理时间有多长？(2007/3/27)
答：一般情况两天左右。
TD覆层处理变形情况如何？(2007/3/27)
答：会有少量变形，但硬质合金除外。所以我们要求客户能提供图纸，并将有关热处理情况及工件的精度及公差范围告诉我们，我们也可以为您提供有关加工方面的建议，以便更好满足客户的要求。
哪些材料可以用于TD覆层处理？(2007/3/27)
答：原则上含碳量高于0.3%的各类钢及硬质合金或其它含碳氮材料都可以，一般推荐中高合金钢和硬质合金，如：Cr12，Cr12MoV，SKD11，D2，Cr5MoV，A2等。 |
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