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      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,其表面覆层硬度可达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,表现出具有远远高于这些表面处理的使用寿命。

    △ 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(VC)

    硬度(HV)

    ~1200

    1000

    2000~3000

    1200~1800

    1200~1800

    2800~3200

      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。为提高PVD,PCVD类表面涂层与母材的结合力,有先通过渗氮再进行此类涂层的技术,此类技术比常规的PVD,PCVD有更高的膜基结合力,但实践表明对于厚度大于1mm,强度高于400mm的高强度钢板,此类技术涂层还是容易剥落,寿命很难达到满意的效果。板料越厚,强度越高,此类技术使用效果越差,有些甚至无效果。  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,也就失去强化效果。

      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。相比之下,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,只是由于硬化层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。相比之下,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。

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