金属模具表面超硬化处理技术（一）

HEATS

　　一、扩散法金属碳化物覆层技术介绍

: ], l4 @8 J. h0 i2 I6 M8 o. m

　　1、技术简介

( b* f. T* v/ N+ A! I% h8 V+ w

　　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。

" \! `8 r0 D, a/ y( l, G5 F5 C

　　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。

3 z+ B j4 ~' e( J% `

　　2、与相关技术的比较

! ?+ E3 Y( t) q' D, ]- ~

　　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。

: l3 I8 _9 V: J( `. t * O4 `4 R+ U7 y( u% P

　　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。

/ P9 l* u2 K% ~& Q8 H4 }' b. g 0 Y+ _2 o% ~# U! ?0 ] I. }3 T

　　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。

6 P' g& g5 ?8 O! j3 n

　　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。

6 v [ ^2 x7 h& m _$ _ . s3 J. U, X5 x% @" r6 M" d) ^

　　4、适用范围

4 H7 x% F x* k

　　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。

; W+ S. f6 O8 y9 L$ ?& @5 m8 U 8 @0 F* |5 D# p. b+ G5 _/ m# A

　　适用材料：

2 x& B F5 |1 J; e* r - n2 F7 O e% m% V/ J

　　模具钢，含碳量大于0.3%的结构钢，铸铁，硬质合金。

2 `; v8 h$ a) Q* C8 _, G : ~/ q; Z& r) T 9 `* j- T3 t( B5 [2 a- d 6 r Q. }9 e8 m# W- W3 j, x