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TD覆層處理技術在中國的發展和應用

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人氣:-發表時間:2014-05-29 09:22【

1. TD覆層處理技術

上世紀六十年代末七十年代初,日本豐田汽車公司研究所研究出硼砂鹽浴滲金屬技術的專利,并以Toyota Diffision Process 簡稱TD處理為商品名。該技術的學術名稱是熱擴散法碳化物覆層技術(Thermal Diffision Carbide Coating Process),因此又稱之為熱擴散法碳化物覆層處理技術,簡稱TD覆層處理技術。我國也稱作熔鹽滲金屬。

無論其名稱如何,其原理都是將工件置于硼砂熔鹽混合物中,通過高溫(一般850℃~1050℃)擴散作用于工件表面形成數微米至數十微米的金屬碳化物覆層,該碳化物覆層可以是釩、鈮、鉻等金屬元素的碳化物,也可以是其復合碳化物,目前使用性能高,應用廣泛的是碳化釩覆層,碳化釩覆層具有極高的硬度,HV可高達3000左右,具有極高的耐磨、抗咬合、耐蝕等性能,覆層致密,光滑,與基體冶金結合,可進行多次重復處理,是目前解決冷成型模具拉傷問題有效而經濟的方法,可提高工件壽命數倍至數十倍,具極高的使用價值。

2. TD覆層處理國外發展應用狀況

TD覆層處理的基本方法在前蘇聯上世紀五六十年代甚至更早的一些硼砂浴多元共滲的文獻中可以看到其影子。但真正將該技術工業化應用到各類模具和零配件上還是日本從上世紀七十年代開始。從上世紀八十年代我國和日本的技術交流的一些文獻來看,起初日本該技術也存在許多問題,但經過持續不斷的改進,技術成熟,并于上世紀八十年代先后轉讓到英、美、韓等許多國家,近三十年來,一些國家就該技術存在的問題和進一步改善性能方面申請了一些專利,但基本的使用效果和技術的優缺點沒有大的突破,盡管表面技術日益發展,在不少場合要超越其使用效果還很困難。目前該技術在上許多國家的模具和零配件上得到了極其廣泛的應用。

3. TD覆層處理國內發展狀況

我國武漢材料保保護研究所從上世紀七十年代中期就對該技術進行了研究,并在七十年代末發表了一些研究報告。由于該技術設備投資少,做試驗很容易進行,從七十年代末至八十年代末,國內不下幾十家包括大學,研究院所,甚至工廠在內的單位進行了大量的包括機理,組織結構,多元化,各種熔鹽體系,成套工藝設備,具體應用等方面的研究,在各類雜志、年會發表了大量的文章。當時在國內的一些標準件廠還建立了不少生產設備。1986年在全國的化學熱處理年會上,武漢材料保護研究所還就該技術制訂了技術標準,該標準于1994-10-25批準,標準號為JB/T4218-946硼砂熔鹽滲金屬。但實際上該技術直至九十年代末,除少量單位對其具體產品有些應用以外,在大量模具和配件上一直沒有得到很好的應用。九十年代初筆者通過走訪了解到,該技術當時并沒有得到很好的應用的主要原因是大家都認為該技術不穩定,工件變形大,設備容易損壞,工件不好清洗。特別是上世紀八十年代末至九十年代初,大量國有企業改制,人員的變動和企業性質的變化,使這項原本不穩定的技術紛紛被人們遺忘,那些建有設備的廠家也先后拆除或變賣。所以一直到上世紀九十年代末,國內沒有一家從事該項技術加工的廠家。

筆者有幸于1991年開始該項技術的研究,應該說,無論建立實驗設備,還是工藝研究分析,還是技術鑒定都比較容易。但在隨后的漫長推廣應用過程中卻遇到了太多的困難。首先是不了解該技術的真正應用領域,當有幸看到該技術的使用價值時又必須解決長期穩定生產問題。經過多年的潛心研究和艱苦摸索,于2001年在國內成立了家從事該項技術加工業務的廠家。經過多年的生產和開發實踐,并通過與國外的技術交流,使我公司技術取得長足發展,建立了一整套技術體系,積累了豐富的實踐經驗,技術成熟。近年來在不少領域我公司技術已完全替代了進口,部分加工的產品也已出口到國外。

在我公司的帶動下,近年來國內已陸續出現了幾家從事TD處理的廠家,其中還有一家從日本引進技術的廠家。TD處理技術在國內的應用領域在不斷擴展,應用量正不斷擴大,可以預期,由于TD覆層處理技術的杰出性能特點,其應用會越來越廣泛。

二.有關TD覆層處理技術的應用

TD覆層處理技術由于其杰出的表面強化效果,可以使經該技術處理的工件具有極高的耐磨,抗粘結,耐蝕等性能,實踐證明目前該技術是解決成型類模具拉傷問題經濟而有效的方法,可提高磨粒磨損,粘著磨損,摩擦氧化等機理引起失效的模具或零配件壽命數倍至數十倍,具有極高的使用價值。在不少領域目前還沒有技術能夠超出其使用效果。目前已成功應用的領域有:

1、拉伸(引伸,拉延)、彎曲、翻邊、滾壓等模具,用于解決此類模具的表面拉傷問題,大幅度提高其使用壽命;

2、 冷鐓、沖裁、冷擠、冷拔、粉末冶金、壓鑄等模具,用于大幅度提高其使用壽命。

3、 因磨粒磨損,粘著磨損,摩擦氧化等機理引起失效的零配件,用于提高其使用壽命。

需特別說明的是,每種表面處理方法都有其優勢和不足以及相應的適用范圍,由于實際使用工況千差萬別,具體某種情況采用何種母材和選用何種表面處理方法,必須根據具體情況來確定。TD覆層處理技術由于是高溫處理技術,有其優點也有其不足之處,根據我們的經驗,要用好該技術必須要有的指導和各方良好的配合,否則其風險也是很大的。


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