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模具表面的超硬化處理技術
來源:本站 編輯:管理員 更新時間:2020-03-31 點擊:146次
模具表面的超硬化處理技術
 
  1.技術簡介
 
  擴散法金屬碳化物覆層技術,是將工件置于特種介質中,經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(由碳化物種類決定);此外,該碳化物覆層與基體冶金結合,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.與相關技術的比較
 
  通過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)、化學氣相沉積(CVD)、物理化學氣相沉積(PCVD)、擴散法金屬碳化物覆層技術等。其中:
 
  (1)PVD法,具有沉積溫度低,工件變形小的優點,但由于膜層與基體的結合力較差,工藝繞鍍性不好,往往難以發揮超硬化合物膜層的性能優勢。
 
  (2)CVD法,具有膜基結合力好,工藝繞鍍性好等突出優點,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合金等材料上。
 
  (3)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,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,但無法消除。
 
  (4)擴散法金屬碳化物覆層技術,由該技術形成的金屬碳化物覆層,與基體形成冶金結合,具有PVD、PCVD無法比擬的膜基結合力,因此,該技術真正能夠發揮超硬膜層的性能優勢,此外,該技術不存在繞鍍性問題,后續基體硬化處理方便,并可多次重復處理,使該技術的適用性更為廣泛。
 
  3.技術優勢
 
  擴散法金屬碳化物覆層技術在日本、歐洲各國、澳大利亞、韓國等國應用廣泛。據調查,許多進口設備上的配套模具大量地使用了該技術,這些模具在進行國產化時,由于缺乏相應的成熟技術,往往使模具壽命低,有些甚至無法國產化。
 
  該技術國內七十年代就有人研究過,但由于各方面條件的限制,工藝及設備往往難以經過批量和長期生產的考驗,使該技術中的一些實際存在的問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程中,對該技術存在的工藝、設備上的實際問題進行了深入的研究,并進行了有效的改進,經改進后的工藝及成套設備已能夠滿足長期穩定生產的要求,所處理的模具壽命水平達到進口同類模具壽命水平,取得了豐富的各類模具實際應用的生產經驗,為大規模推廣應用該技術奠定了堅實的技術基礎。
 
  4.適用范圍
 
  擴散法金屬碳化物覆層技術,可以廣泛應用于各類因磨損、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;因咬合而引起的產品或模具的拉傷問題(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、硬質合金。
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