TD覆层处理技术在汽车零部件模具上的应用用

目 录

摘要................................................................................................................................ 2 绪论................................................................................................................................ 3

1、研究背景和动机............................................................................................... 3 2、研究意义和目的............................................................................................... 3 一、TD覆层技术的起源 ............................................................................................. 4

二、TD覆层技术的工艺特点 .............................................................................. 5 三、几类主要的TD覆层处理方法特点及比较[3] ..................................................... 7

3.1、硼砂盐浴碳化物层法................................................................................... 7 3.2、中性盐盐浴被覆层碳化物层法................................................................... 7 3.3、混合盐浴被覆碳化物层法........................................................................... 8 3.4、低温氯化物盐浴被覆碳化物层法............................................................... 9 四、影响TD表面处理工艺的因素............................................................................ 10

4.1、基体成分对覆层的影响[4] ......................................................................... 10 4.2、盐浴时间对覆层的影响............................................................................. 11 4.3、盐浴温度对覆层的影响............................................................................. 12 五、TD处理技术在我厂的应用举例 ....................................................................... 13

5.1、TD覆层处理有关注意事项[5] .................................................................... 13

5.1.1、材料要求............................................................................................ 13 5.1.2、焊补问题............................................................................................ 14 5.1.3、设计方面............................................................................................ 14 5.1.4、热处理................................................................................................ 14 5.1.5表面预处理........................................................................................... 14 5.1.6有关TD覆层的硬度与厚度 ............................................................... 15 5.2 、TD覆层处理在我厂应用实例 ................................................................. 15

5.2.1、天籁L42F前立柱 ............................................................................. 15 5.2.2、排气歧管支架.................................................................................... 16

参考文献...................................................................................................................... 18

摘要

本文着重针对TD覆层处理技术做了相应介绍，分析TD覆层处理对应的硼砂盐浴碳化物层法、中性盐盐浴被覆层碳化物层法、混合盐浴被覆碳化物层法、低温氯化物盐浴被覆碳化物层法等表面强化机理及特点，对影响汽车模具TD处理的关键工艺因素进行了探讨。结合我厂情况，举例说明了TD覆层处理在汽车零部件模具方面的实际应用。

关键词：TD覆层处理、熔盐渗金属、碳化物覆层、模具表面处理

绪论

1、研究背景和动机

TD(thermal diffusion)处理技术是一种先进的冷作模具表面改性技术，经表面强化处理后，冷作模具表面力学性能会得到极大的改善，达到延长其使用寿命的目的。TD处理技术具有设备简单、操作方便、生产成本低，形成的碳化物具有优异的性能，因而备受世界各国重视[1]。1973年以来，日本TOYOTA、TOCALO以及美国ARVIN等公司开始将TD处理技术应用于实际生产，大大加速了日本和美国模具行业的发展。据统计[1]，日本目前85%以上模具要经过TD处理，而且TD处理范围也十分广泛，不仅仅限于冷作模具，现在已经广泛应用于机械零件、压力加工模具、铸模、刀具、粉末冶金模具以及塑料、化学纤维、橡胶等行业的工模具中，经TD处理后模具使用寿命得到了提高[2]。国内德日韩等汽车合资企业也广泛应用TD处理到零部件模具上；长丰,江陵,长安福特,东风也在逐步使用，可以说TD覆层处理技术在中国汽车模具普遍应用是大势所趋。 2、研究意义和目的

为了让我们更深的了解TD技术的性能和使用效果,让我们的汽车零部件在开发阶段就尽量多得考虑采用TD处理技术，使汽车零部件模具达到更高要求使用寿命、并提高零件表面质量。

一、TD覆层技术的起源

TD覆层处理技术起源于50年代末的苏联，日本于七十年代改进成功，TD覆层处理是热扩散法碳化物覆层处理（Thermal Diffision Carbide Coating Process）的简称，日本被称为丰田扩散工艺，我国也称作熔盐渗金属等。无论其名称如何，其原理都是将工件置于硼砂熔盐混合物中，通过高温扩散作用于工件表面形成金属碳化物覆层，该碳化物覆层可以是钒、铌、铬的碳化物，也可以是其复合碳化物，目前使用性能最高，应用最广泛的是碳化钒覆层，碳化钒覆层具有极高的硬度，HV可达2800-3200左右，具有极高的耐磨、抗咬合、耐蚀等性能，覆层致密，光滑，与基体冶金结合，可进行多次重复处理，是目前解决冷成型模具拉伤问题最有效而经济的方法，可提高工件寿命数倍至数十倍，具极高的使用价值。

我国七十年代中期就有武汉材料保保护研究所，北京机电研究所，上海工艺材料研究所等研究单位进行过研究，从发表的文献情况来看，从七十年代至今，国内有数十家单位对该技术进行过研究。

二、TD覆层技术的工艺特点

TD处理技术最初是1972年日本(株)丰田中央研究所开发的，其方法是以熔盐浸镀法、电解法及粉末法进行表面强化(硬化)处理技术的总称，以前国内的一些文献将TD处理称为渗金属处理。TD处理所用的加热设备一般有间接加热设备和直接加热设备2种。由于间接加热设备较复杂，增加设备体积和设备功率，而且还需专门配置变压器，相当繁琐，此类设备一般不经常使用。目前选用的设备为直接加热设备，其结构如图1所示。温度控制器选用控制精度高的DWK-702精密温度自动控制器，其误差±5℃。热电偶选用分度号为K的DRN-132型镍锘镍硅式热电偶，保护套由不锈钢制成，最高测量温度为1300℃，坩埚由1Cr18Ni9Ti的耐热钢制成。

热电偶

控制器 盐浴炉 图1: 盐浴炉工作示意图

TD处理中应用最多的熔盐浸镀法是在表面形成VC、NbC等超硬覆层，目前超硬化处理方法如表面物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子化学气相沉积(PCVD)等形成的碳化物或氯化物都是沉积在基体表面，覆层与基体之间的结合力较差，覆层很容易脱落，很难发挥超硬化合物层的性能优势。TD处理后覆层与基体之间为冶