TA的首页TD处理
热扩散法碳化物覆层处理[1]（Thermal Diffusion Carbide Coating Process）,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。
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。
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.
TD-VC涂层
TD-VC涂层是利用高温盐浴处理法之一的TD法得到的碳化钒(VC)超硬涂层，其断面硬度可达到Hv3,200～3,800，并可防止加工物表面磨损及烧伤。由于可大幅改善加工部件的耐久性能，TD-VC涂层在当今模具业界，作为不可或缺的表面改质技术得到了高度评价。另外，采用盐浴处理法，可进行与被加工物的形状无关、即使内表面的死角部位也可得到均匀涂层厚度的涂层形成加工。
■TD-VC皮膜的特性
涂层种类
厚度（μm）
硬度（HV）
结合机理
TD-VC
5～15
3,200～3,800
扩散渗透型
镀铬
30～50
900～1,000
机械型
■TD-VC涂层的断面组织
■通过压印加工实现的耐磨损性
■耐熔融铝性
TBS-1500涂层
TBS-1500涂层与TD-VC涂层一样，也是通过高温盐浴处理法得到的铁硼化物类硬质涂层，特别是对于高温下的粒子冲蚀，可发挥无以伦比的耐久性能。加工对象构件采用铁等过渡金属材料与各种基层金属发生化学反应，从而在加工构件表面形成硼化物。一般而言，TBS-1500处理法与TD-VC相比，可进行较厚的涂层加工。
■TBS-1500涂层的断面组织
■各种加工母材的TBS-1500涂层的硬度和厚度
金属的种类
涂层硬度（Hv）
TBS-1500涂层厚度（μm）
奥氏体不锈钢SUS304
1,300～1,700
5～30
合金工具钢SKD61
1,300～1,700
5～30
铬钼钢SCM435
1,300～1,700
30～100
机械结构用碳素钢S45C
1,200～1,500
30～100
一般结构用轧制钢SS400
1,200～1,500
30～100
轴承钢SUJ2
1,200～1,500
30～100
TD-VC/TBS-1500涂层的特点
■与其它涂层法的不同之处
类别
TD-VC
TBS-1500
热CVD
PVD
镀铬
氮化
涂层种类
VC
Fe-B
TiC, TiCN
TiN, CrN
Cr
Fe-N
涂层硬度(Hv)
3,200～3,800
1,200～1,700
2,300～3,800
2,000～2,300
900～1,000
900～1,000
涂层厚度(μm)
3～15
10～100
3～15
1～5
20～50
10～20
处理法
熔融盐浸渍
熔融盐浸渍
气体中加热
减压氮气中放电
水溶液中电解
水溶液浸渍
处理温度(℃)
900～1,000
900～1,000
900～1,000
400～600
50～80
500～600
母材有无变形
×
×
×
○
◎
○
母材/涂层的结合度
◎
◎
○
×
×
△
耐磨损性
◎
○
◎
△
△
△
耐热性
△
◎
△
×
×
○
■常温下的硬度比较
■高温下的硬度比较
TD处理加工过程示意图
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。
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.
TD-VC涂层
TD-VC涂层是利用高温盐浴处理法之一的TD法得到的碳化钒(VC)超硬涂层，其断面硬度可达到Hv3,200～3,800，并可防止加工物表面磨损及烧伤。由于可大幅改善加工部件的耐久性能，TD-VC涂层在当今模具业界，作为不可或缺的表面改质技术得到了高度评价。另外，采用盐浴处理法，可进行与被加工物的形状无关、即使内表面的死角部位也可得到均匀涂层厚度的涂层形成加工。
■TD-VC皮膜的特性
涂层种类
厚度（μm）
硬度（HV）
结合机理
TD-VC
5～15
3,200～3,800
扩散渗透型
镀铬
30～50
900～1,000
机械型
■TD-VC涂层的断面组织
■通过压印加工实现的耐磨损性
■耐熔融铝性
TBS-1500涂层
TBS-1500涂层与TD-VC涂层一样，也是通过高温盐浴处理法得到的铁硼化物类硬质涂层，特别是对于高温下的粒子冲蚀，可发挥无以伦比的耐久性能。加工对象构件采用铁等过渡金属材料与各种基层金属发生化学反应，从而在加工构件表面形成硼化物。一般而言，TBS-1500处理法与TD-VC相比，可进行较厚的涂层加工。
■TBS-1500涂层的断面组织
■各种加工母材的TBS-1500涂层的硬度和厚度
金属的种类
涂层硬度（Hv）
TBS-1500涂层厚度（μm）
奥氏体不锈钢SUS304
1,300～1,700
5～30
合金工具钢SKD61
1,300～1,700
5～30
铬钼钢SCM435
1,300～1,700
30～100
机械结构用碳素钢S45C
1,200～1,500
30～100
一般结构用轧制钢SS400
1,200～1,500
30～100
轴承钢SUJ2
1,200～1,500
30～100
TD-VC/TBS-1500涂层的特点
■与其它涂层法的不同之处
类别
TD-VC
TBS-1500
热CVD
PVD
镀铬
氮化
涂层种类
VC
Fe-B
TiC, TiCN
TiN, CrN
Cr
Fe-N
涂层硬度(Hv)
3,200～3,800
1,200～1,700
2,300～3,800
2,000～2,300
900～1,000
900～1,000
涂层厚度(μm)
3～15
10～100
3～15
1～5
20～50
10～20
处理法
熔融盐浸渍
熔融盐浸渍
气体中加热
减压氮气中放电
水溶液中电解
水溶液浸渍
处理温度(℃)
900～1,000
900～1,000
900～1,000
400～600
50～80
500～600
母材有无变形
×
×
×
○
◎
○
母材/涂层的结合度
◎
◎
○
×
×
△
耐磨损性
◎
○
◎
△
△
△
耐热性
△
◎
△
×
×
○
■常温下的硬度比较
■高温下的硬度比较
TD处理加工过程示意图
RSS Feed