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TD覆層處理技術(shù)在解決汽車高強(qiáng)度鋼板和厚料板沖壓模具表面拉傷問題和提高模具壽命方面表現(xiàn)杰出，其應(yīng)用將會越來越多。
技術(shù)原理及工藝
TD覆層處理是熱擴(kuò)散法碳化物覆層處理(Thermal Diffision Carbide Coating Process)的簡稱，英文簡稱“TD coating”。因該技術(shù)由日本豐田中央研究所于20世紀(jì)70年代首先研制成功并申請專利，又被稱為“Toyota Diffusion Process”,簡稱“TD Process”，即TD處理，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熔融硼砂混合物中，通過高溫擴(kuò)散作用于工件表面形成金屬碳化物覆層，該碳化物覆層可以是釩、鈮、鉻等元素的碳化物，也可以是其復(fù)合碳化物，目前應(yīng)用最廣泛的是碳化釩覆層。圖1所示為TD覆層組織的結(jié)構(gòu)。一般情況下，TD覆層處理的基本工藝過程為：工件檢查-拋光-裝吊-TD覆層處理-淬火+回火1～3次-清理-檢驗(yàn)-尺寸調(diào)整-拋光-入庫。
主要特點(diǎn)
以碳化釩覆層為例，TD覆層處理最主要的特點(diǎn)是：
1、覆層硬度高，HV可達(dá)2800～3200，遠(yuǎn)高于氮化和鍍硬鉻，因而具有遠(yuǎn)高于這些表面處理的耐磨、抗拉傷、耐蝕等性能。表中所示為TD覆層處理與其他幾種表面處理技術(shù)所能達(dá)到的材料硬度比較。
2、由于是通過擴(kuò)散形成的，所以覆層與基體具有冶金結(jié)合，覆層與基體的結(jié)合力較鍍硬鉻和PVD或PCVD的鍍層如鍍鈦層高得多，使用中不會脫落，這一點(diǎn)對在成形類模具上的應(yīng)用極其重要。
國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
TD覆層處理技術(shù)從20世紀(jì)80年代開始陸續(xù)由日本引入世界各地的許多國家，由于各國的國情不同，有些國家用得很成功，也有些國家應(yīng)用失敗。該技術(shù)在日本、美國、韓國等國都已得到廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)70年代即已開始研究此項(xiàng)技術(shù)，到目前已有數(shù)十家單位對該技術(shù)進(jìn)行過研究，發(fā)表文章數(shù)百篇，專利數(shù)項(xiàng)，據(jù)了解，目前還有一些單位在專門研究該項(xiàng)技術(shù)。實(shí)際上中國早在80年代中期就起草了此項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，即：JB/T4218-946硼砂熔鹽滲金屬，該標(biāo)準(zhǔn)于1994年10月25日被批準(zhǔn)。國內(nèi)的研究成果大多沒有經(jīng)過長時間生產(chǎn)實(shí)踐的考驗(yàn)，應(yīng)用中總是存在這樣或那樣的問題，所以從70年代至90年代，盡管研究的人很多，但沒有一家專業(yè)從事該項(xiàng)技術(shù)加工的廠家。
筆者從1991年開始該項(xiàng)技術(shù)的研究工作，經(jīng)過多年的研究和應(yīng)用摸索，從1997年開始成功應(yīng)用到各類模具上，并于2001年開始在國內(nèi)首先成立了專業(yè)從事該項(xiàng)技術(shù)加工業(yè)務(wù)的公司。多年來已為數(shù)百家國內(nèi)外企業(yè)提供了TD覆層處理加工服務(wù)，并成功應(yīng)用到汽車、家電、五金、制管、冶金等行業(yè)的引伸(拉伸、拉延)、彎曲、翻邊、輥壓成形、冷鐓、沖裁、粉末冶金等類模具和一些零部件上，或根本上解決工件表面拉傷問題，或大幅提高工件的使用壽命，取得了極優(yōu)異的使用效果，也積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
適用材料
有一定含碳量(如高于0.3%)的各類鋼材、硬質(zhì)合金等都可以形成TD覆層，各類含碳量很低的鋼材通過預(yù)先滲碳也可以形成TD覆層。對于承載較大、精度較高的工件，一般推薦各類中高合金模具鋼，如SKD11、DC53、Cr12MoV、Cr12、Cr15 MoV、H13、硬質(zhì)合金等。
應(yīng)用與推廣價值
TD覆層處理的應(yīng)用主要在兩方面：一方面是利用其高耐磨、抗粘結(jié)性能，從根本上解決成形類模具如拉伸、彎曲、翻邊、滾壓成形、壓鑄等模具的表面拉傷工件或粘料問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量，并大幅提高模具壽命；另一方面是利用其高耐磨性能，大幅度提高因各類磨損引起失效的工模具或工件的使用壽命，如沖裁、冷鐓、粉末壓制等模具。
大量實(shí)踐已經(jīng)證明，TD覆層處理是目前解決拉傷問題的經(jīng)濟(jì)而有效的方法之一，并可將模具的使用壽命提高數(shù)倍至數(shù)十倍，極具使用價值。如圖2所示的車輪輪圈成形模，原來采用CrWMn，進(jìn)行鹽浴氮化處理，壽命1000次左右時，工件和模具即嚴(yán)重拉傷甚至卡死，后改用模具材料Cr12MoV，并進(jìn)行TD覆層處理后，根本上解決了工件表面拉傷問題，模具壽命一般可達(dá)8萬件以上。
近年來隨著我國制造業(yè)特別是汽車工業(yè)的高速發(fā)展，由于TD覆層處理技術(shù)在解決汽車高強(qiáng)度鋼板和厚料板沖壓模具表面拉傷問題和提高模具壽命方面的杰出表現(xiàn)，其應(yīng)用將會越來越多。圖3所示為一些汽車零部件模具經(jīng)TD覆層處理后的樣件。
需要說明的是，TD覆層處理是一種在850～1050℃條件下的高溫處理技術(shù)，處理中必然會產(chǎn)生熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和比容的變化，存在工件變形超差甚至開裂的風(fēng)險，因此要用好該技術(shù)必須要有專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)，全面考慮材料、焊補(bǔ)、設(shè)計(jì)、熱處理和表面處理、覆層厚度等各個因素，以保證TD覆層處理質(zhì)量并發(fā)揮最佳效果，提升其產(chǎn)品競爭力，為模具制造企業(yè)和終端客戶帶來效益。
