擴散法金屬碳化物覆層超硬化處理技術

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，該碳化物履層與基體冶金結合，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)，擴散法金屬碳化物履層技術，其中，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。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。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。

由擴散法金屬碳化物覆層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。