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金属模具表面超硬化处理技术


一、扩散法金属碳化物覆层技术介绍

1、技术简介

扩散法金属碳化物覆层技术是将工件置于特种介质中,经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层。

该碳化物层具有极高的硬度,HV可达1600~3000(由碳化物种类决定),此外,该碳化物履层与基体冶金结合,不影响工件表面光洁度,具有极高的耐磨、抗咬合(粘结)、耐蚀等性能,可大幅度提高工模具及机械零件的使用寿命。

2、与相关技术的比较

通过在工件表面形成超硬化合物膜层的方法,是大幅度提高其耐磨、抗咬合(抗粘结)、耐蚀等性能,从而大幅度提高其使用寿命的有效而经济的方法。目前,工件表面超硬化处理方法主要有物理气相沉积(PVD),

化学气相沉积(CVD),物理化学气相沉积(PCVD),扩散法金属碳化物履层技术,其中,PVD法具有沉积温度低,工件变形小的优点,但由于膜层与基体的结合力较差,工艺绕镀性不好,往往难以发挥超硬化合物膜层的性能优势。CVD法具有膜基结合力好,工艺绕镀性好等突出优点,但对于大量的钢铁材料而言,

其后续基体硬化处理比较麻烦,稍有不慎,膜层就易破坏。因此其应用主要集中在硬质合金等材料上。PCVD法沉积温度低,膜基结合力及工艺绕镀性均较PVD法有较大改进,但与扩散法相比,膜基结合力仍有较大差距,此外由于PCVD法仍为等离子体成膜,虽然绕镀性较PVD法有所改善,但无法消除。

由扩散法金属碳化物覆层技术形成的金属碳化物覆层,与基体形成冶金结合,具有PVD、PCVD无法比拟的膜基结合力,因此该技术真正能够发挥超硬膜层的性能优势,此外,该技术不存在绕镀性问题,后续基体硬化处理方便,并可多次重复处理,使该技术的适用性更为广泛。

3、技术优势

扩散法金属碳化物覆层技术在日本、欧洲各国、澳大利亚、韩国等国应用广泛。据调查,许多进口设备上的配套模具大量地使用了该技术,这些模具在进行国产化时,由于缺乏相应的成熟技术,往往使模具寿命低,有些甚至无法国产化。

该技术国内七十年代就有人研究过,但由于各方面条件的限制,工艺及设备往往难以经过批量和长期生产的考验,使该技术中的一些实际存在的问题不易暴露或难以解决,往往半途而废。

我们在十多年的研究与应用的过程中,对该技术存在的工艺、设备上的实际问题进行了深入的研究,并进行了有效的改进,经改进后的工艺及成套设备已能够满足长期稳定生产的要求,所处理的模具寿命水平达到进口同类模具寿命水平,取得了丰富的各类模具实际应用的生产经验,为大规模推广应用该技术奠定了坚实的技术基础。

4、适用范围

扩散法金属碳化物覆层技术可以广泛应用于各类因磨损、咬合而引起失效的工模具或机械零件。其中,因磨损而引起的失效(如冲裁,冷镦,粉末成型等模具)可提高寿命数倍至数十倍;因咬合而引起的产品或模具的拉伤问题(如引伸模,翻边模等),可以从根本上予以解决。

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