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TD覆层处理技术在中国的发展和应用

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人气:-发表时间:2014-05-29 09:22【

1. TD覆层处理技术

上世纪六十年代末七十年代初,日本丰田汽车公司中央研究所研究出硼砂盐浴渗金属技术的专利,并以Toyota Diffision Process 简称TD处理为商品名。该技术的学术名称是热扩散法碳化物覆层技术(Thermal Diffision Carbide Coating Process),因此又称之为热扩散法碳化物覆层处理技术,简称TD覆层处理技术。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硼砂熔盐混合物中,通过高温(一般850℃~1050℃)扩散作用于工件表面形成数微米至数十微米的金属碳化物覆层,该碳化物覆层可以是钒、铌、铬等金属元素的碳化物,也可以是其复合碳化物,目前使用性能最高,应用最广泛的是碳化钒覆层,碳化钒覆层具有极高的硬度,HV可高达3000左右,具有极高的耐磨、抗咬合、耐蚀等性能,覆层致密,光滑,与基体冶金结合,可进行多次重复处理,是目前解决冷成型模具拉伤问题最有效而经济的方法,可提高工件寿命数倍至数十倍,具极高的使用价值。

2. TD覆层处理国外发展应用状况

TD覆层处理的基本方法在前苏联上世纪五六十年代甚至更早的一些硼砂浴多元共渗的文献中可以看到其影子。但真正将该技术工业化应用到各类模具和零配件上还是日本从上世纪七十年代开始。从上世纪八十年代我国和日本的技术交流的一些文献来看,起初日本该技术也存在许多问题,但经过持续不断的改进,技术成熟,并于上世纪八十年代先后转让到英、美、韩等许多国家,近三十年来,一些国家就该技术存在的问题和进一步改善性能方面申请了一些专利,但基本的使用效果和技术的优缺点没有大的突破,尽管表面技术日益发展,在不少场合要超越其使用效果还很困难。目前该技术在世界上许多国家的模具和零配件上得到了极其广泛的应用。

3. TD覆层处理国内发展状况

我国武汉材料保保护研究所从上世纪七十年代中期就对该技术进行了研究,并在七十年代末发表了一些研究报告。由于该技术设备投资少,做试验很容易进行,从七十年代末至八十年代末,国内不下几十家包括大学,研究院所,甚至工厂在内的单位进行了大量的包括机理,组织结构,多元化,各种熔盐体系,成套工艺设备,具体应用等方面的研究,在各类杂志、年会发表了大量的文章。当时在国内的一些标准件厂还建立了不少生产设备。1986年在全国的化学热处理年会上,武汉材料保护研究所还就该技术制订了技术标准,该标准于1994-10-25批准,标准号为JB/T4218-946硼砂熔盐渗金属。但实际上该技术直至九十年代末,除少量单位对其具体产品有些应用以外,在大量模具和配件上一直没有得到很好的应用。九十年代初笔者通过走访了解到,该技术当时并没有得到很好的应用的主要原因是大家都认为该技术不稳定,工件变形大,设备容易损坏,工件不好清洗。特别是上世纪八十年代末至九十年代初,大量国有企业改制,人员的变动和企业性质的变化,使这项原本不稳定的技术纷纷被人们遗忘,那些建有设备的厂家也先后拆除或变卖。所以一直到上世纪九十年代末,国内没有一家专业从事该项技术加工的厂家。

笔者有幸于1991年开始该项技术的研究,应该说,无论建立实验设备,还是工艺研究分析,还是技术鉴定都比较容易。但在随后的漫长推广应用过程中却遇到了太多的困难。首先是不了解该技术的真正应用领域,当有幸看到该技术的使用价值时又必须解决长期稳定生产问题。经过多年的潜心研究和艰苦摸索,于2001年在国内成立了第一家专业从事该项技术加工业务的厂家。经过多年的生产和开发实践,并通过与国外的技术交流,使我公司技术取得长足发展,建立了一整套技术体系,积累了丰富的实践经验,技术成熟。近年来在不少领域我公司技术已完全替代了进口,部分加工的产品也已出口到国外。

在我公司的带动下,近年来国内已陆续出现了几家从事TD处理的厂家,其中还有一家从日本引进技术的厂家。TD处理技术在国内的应用领域在不断扩展,应用量正不断扩大,可以预期,由于TD覆层处理技术的杰出性能特点,其应用会越来越广泛。

二.有关TD覆层处理技术的应用

TD覆层处理技术由于其杰出的表面强化效果,可以使经该技术处理的工件具有极高的耐磨,抗粘结,耐蚀等性能,实践证明目前该技术是解决成型类模具拉伤问题最经济而有效的方法,可提高磨粒磨损,粘着磨损,摩擦氧化等机理引起失效的模具或零配件寿命数倍至数十倍,具有极高的使用价值。在不少领域目前还没有技术能够超出其使用效果。目前已成功应用的领域有:

1、拉伸(引伸,拉延)、弯曲、翻边、滚压等模具,用于解决此类模具的表面拉伤问题,大幅度提高其使用寿命;

2、 冷镦、冲裁、冷挤、冷拔、粉末冶金、压铸等模具,用于大幅度提高其使用寿命。

3、 因磨粒磨损,粘着磨损,摩擦氧化等机理引起失效的零配件,用于提高其使用寿命。

需特别说明的是,每种表面处理方法都有其优势和不足以及相应的适用范围,由于实际使用工况千差万别,具体某种情况采用何种母材和选用何种表面处理方法,必须根据具体情况来确定。TD覆层处理技术由于是高温处理技术,有其优点也有其不足之处,根据我们的经验,要用好该技术必须要有专业的指导和各方良好的配合,否则其风险也是很大的。


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