模具表面的超硬化处理技术

　　模具表面的超硬化处理技术

　　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，该碳化物覆层与基体冶金结合，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)、扩散法金属碳化物覆层技术等。其中：

　　(1)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。

　　(2)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。

　　(3)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。

　　(4)扩散法金属碳化物覆层技术，由该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。

　　适用材料：模具钢、含碳量大于0.3%的结构钢、铸铁、硬质合金。