擴散法金屬碳化物覆層超硬化處理技術(shù)

1、技術(shù)簡(jiǎn)介

擴散法金屬碳化物覆層技術(shù)是將工件置于特種介質(zhì)中，經(jīng)擴散作用于工件表面形成一層數微米至數十微米的金屬碳化物層。

該碳化物層具有極高的硬度，HV可達1600~3000(由碳化物種類(lèi)決定)，此外，該碳化物履層與基體冶金結合，不影響工件表面光潔度，具有極高的耐磨、抗咬合(粘結)、耐蝕等性能，可大幅度提高工模具及機械零件的使用壽命。

2、與相關(guān)技術(shù)的比較

通過(guò)在工件表面形成超硬化合物膜層的方法，是大幅度提高其耐磨、抗咬合(抗粘結)、耐蝕等性能，從而大幅度提高其使用壽命的有效而經(jīng)濟的方法。目前，工件表面超硬化處理方法主要有物理氣相沉積(PVD)，化學(xué)氣相沉積(CVD)，物理化學(xué)氣相沉積(PCVD)，擴散法金屬碳化物履層技術(shù)，其中，PVD法具有沉積溫度低，工件變形小的優(yōu)點(diǎn)，但由于膜層與基體的結合力較差，工藝繞鍍性不好，往往難以發(fā)揮超硬化合物膜層的性能優(yōu)勢。CVD法具有膜基結合力好，工藝繞鍍性好等突出優(yōu)點(diǎn)，但對于大量的鋼鐵材料而言，其后續基體硬化處理比較麻煩，稍有不慎，膜層就易破壞。因此其應用主要集中在硬質(zhì)合金等材料上。PCVD法沉積溫度低，膜基結合力及工藝繞鍍性均較PVD法有較大改進(jìn)，但與擴散法相比，膜基結合力仍有較大差距，此外由于PCVD法仍為等離子體成膜，雖然繞鍍性較PVD法有所改善，但無(wú)法消除。

由擴散法金屬碳化物覆層技術(shù)形成的金屬碳化物覆層，與基體形成冶金結合，具有PVD、PCVD無(wú)法比擬的膜基結合力，因此該技術(shù)真正能夠發(fā)揮超硬膜層的性能優(yōu)勢，此外，該技術(shù)不存在繞鍍性問(wèn)題，后續基體硬化處理方便，并可多次重復處理，使該技術(shù)的適用性更為廣泛。

3、技術(shù)優(yōu)勢

擴散法金屬碳化物覆層技術(shù)在日本、歐洲各國、澳大利亞、韓國等國應用廣泛。據調查，許多進(jìn)口設備上的配套模具大量地使用了該技術(shù)，這些模具在進(jìn)行國產(chǎn)化時(shí)，由于缺乏相應的成熟技術(shù)，往往使模具壽命低，有些甚至無(wú)法國產(chǎn)化。

該技術(shù)國內七十年代就有人研究過(guò)，但由于各方面條件的限制，工藝及設備往往難以經(jīng)過(guò)批量和長(cháng)期生產(chǎn)的考驗，使該技術(shù)中的一些實(shí)際存在的問(wèn)題不易暴露或難以解決，往往半途而廢。我們在十多年的研究與應用的過(guò)程中，對該技術(shù)存在的工藝、設備上的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，并進(jìn)行了有效的改進(jìn)，經(jīng)改進(jìn)后的工藝及成套設備已能夠滿(mǎn)足長(cháng)期穩定生產(chǎn)的要求，所處理的模具壽命水平達到進(jìn)口同類(lèi)模具壽命水平，取得了豐富的各類(lèi)模具實(shí)際應用的生產(chǎn)經(jīng)驗，為大規模推廣應用該技術(shù)奠定了堅實(shí)的技術(shù)基礎。

4、適用范圍

擴散法金屬碳化物覆層技術(shù)可以廣泛應用于各類(lèi)因磨損、咬合而引起失效的工模具或機械零件。其中，因磨損而引起的失效(如沖裁，冷鐓，粉末成型等模具)可提高壽命數倍至數十倍;因咬合而引起的產(chǎn)品或模具的拉傷問(wèn)題(如引伸模，翻邊模等)，可以從根本上予以解決。

適用材料：

模具鋼，含碳量大于0.3%的結構鋼，鑄鐵，硬質(zhì)合金。