表面处理技术(超硬化处理)
表面硬化处理和表面改性
表面硬化处理和表面改性有时为增强模具的耐磨性和耐蚀性等，需进行各种表面硬化处理和表面镀膜等。
工模具钢经淬火和回火后的硬度虽可高达1000HV，但这一硬度仍有不能满足耐磨要求的情况。
从广义而言，表面镀膜和表面改性也包括在内。
表面组成不变的处理是指利用淬火马氏体转变以及进行机械压缩等方法，而表面组成变化的处理一般是指含碳量的增加和扩散的渗碳处理、含氮量增加的氮化处理等。
此外，扩散处理是指靠各种金属原子扩散来达到一定目的的处理，其中的盐浴浸泡处理是指被称作“TD处理”的表面处理技术[13]。
形成表面镀膜的处理中常见的有热喷涂、电沉积、化学处理、堆焊等。
其中的PVD（物理沉积）和CVD（化学沉积）最为常用。
这些表面硬化处理方法当中，适用于模具处理的还很有限，通常以模具的大小、处理温度及成本来判断是否适用。
下面来看一下实际用于模具的表面处理方法。
一、氮化氮化处理在A1转变温度以下进行。
由于氮化可在回火温度以下进行，不用出现变形，所以适用于多种模具。
氮化方法通常有气体氮化法、盐浴氮化法（Tufftride处理最为常用）、气体软氮化、等离子氮化处理等。
氮化法的种类和特点见表5-2。
应用在模具上的通常是碳氮共渗并称为软氮化的后三种方法。
表5-2氮化法的种类和特点这些表面处理方法所形成的表层都是ε相（Fe2-3N）和γ′相（Fe4N）等的化合物层（厚度为10μm），其下部是氮扩散硬化层（厚度不超过0.2mm）。
氮化层的显微组织如图5-28所示。
图5-28 渗氮层的显微组织这些氮化法被应用于铝挤压模、压铸模及塑料模。
尤其是铝挤压模，通常用热作模具钢加工制成模具后采用盐浴软氮化或气体软氮化处理。
其后在使用中发生磨损时，再反复氮化后继续使用。
表层形成的化合物层硬度极高，虽然耐磨效果好，但比较脆，在反复加热冷却过程中容易发生热龟裂且扩展较快，这是其难点所在。
从最近有关研究结果来看，作为既保持压铸模耐热龟裂性不下降又能提高耐磨性的方法，软氮化受到了推崇。
203.材料表面处理-超硬化技术
塑料涂装的作用
塑料易于着色，然而塑料的着色有很多局限性，如不显本色、颜料用量大、成本高等。 为了提高塑料的装饰性能，需要涂装才能实现如套色装饰、增加表面的花色品种和光泽，使工 程塑料具有金属外观，遮盖塑料制品的表面缺陷（银丝、水塌坑、不明显的拼缝、色斑污点等） 以及深色塑料的着色等，另外塑料冷藏还可起到保护作用和一些特种功能。塑料虽不会生锈， 也不会迅速地溶解于酸类中。但是，塑料在不同程度上易受紫外线、氧、水分、沼气、溶剂及 其它化学药品的腐蚀，其耐磨性能和机械性能也不如金属，易受机械损伤，因此塑料制品同样 需要保护，如①防光老化和防氧化，在塑料内部混入防紫外剂和抗氧化剂，虽可提高产品耐候 性，但成本极高。用抗氧化剂和防紫外线剂混入涂料，涂布于塑料制品的表面，可以屏蔽紫外 线，隔绝氧气。②防溶剂腐蚀和化学药品的腐蚀和化学药品的腐蚀，除了聚乙烯、聚丙烯和聚 四氟乙烯以外，许多热塑性塑料的耐深剂性较差，故这些制品同有机溶剂接触的部分，宜用合 适的涂料保护。③防增塑剂挥发及渗出。④防吸湿。⑤防划伤、擦伤和磨伤。 近年来，特种功能涂料发展很快，塑料制品上涂布了这些涂料可以扩大塑料的应用范围。例如 阻燃涂料和防火涂料可以防止赛璐珞制品、聚丙烯及不饱和聚酯玻璃钢瓦着火；用作透镜的光 学塑料，需要涂布防反射涂料，抗静电涂料、耐磨涂料及抗划伤涂料等。
因为由金属喷镀所获得的镀覆材料与基体材料之间的结合是纯粹的机械结合，因此，基体材料 必须进行适当的准备。以便能获得良好的机械结合。无论采用何种表面准备方法，基体表面都 必须清洁而无油污。 最常用的表面准备方法是喷砂处理。为此，砂粒足够锋利以产生真正粗糙的表面，对于能在车 床上回转的圆柱表面，有效的方法是车出非常粗的螺纹，然后用滚压刀轻轻滚压牙顶。一种可 用于平面的改进方法是用圆的切槽刀切出一系列平行槽，然后用滚花刀夺各槽之间的棱面。如 果镀覆表面还要加工，则基体表面应该用粗加工或切槽来准备，以便得到最好的准备。 金属喷镀的应用
材料表面处理工艺
材料表面处理工艺一、表面处理分以下方式：1、机械表面处理：喷砂、拉丝、机械抛光、压纹、喷涂、抛丸、磨光、刷光、刷漆、抹油化学表面处理：QPQ处理、光中氮化、铬化、镀铬、镀锌、化学镀镍、化学抛光、发黑/发蓝、酸洗2、电化学表面处理：阳极氧化、磷化、电化学镀镍、电化学抛光、电泳。
现代化超硬化表面处理：TD覆层处理、物理气相沉积（PVD）、物料化学气相沉积（PCVD）、化学气相沉积（CVD）3、其他类型表面处理：离子镀膜、离子注入、激光表面处理二、机械表面处理说明：1、喷砂：利用高速砂流的冲击作用清理和粗化零件表面，行成哑光珍珠银面。
特点：提高工件抗疲劳性，增加工件与涂层的附着力，延长涂层的耐久性，利于涂料的流平和装饰、表面易脏。
用途：可适用所有黑色金属及铝合金材料进行表处前进行或者不锈钢钣金表面。
2、拉丝：通过研磨产品在工件表面形成线纹，起到装饰效果的表面处理，形成缎面效果，体现金属材料的质感3、机械抛光：利用抛光工具和磨料颗粒或其它抛光介质对工件表面进行修饰加工，降低表面粗糙度，获得光亮、平整表面的加工方式。
4、压纹：压制各种纹理5、喷涂：覆盖其他非金属涂层。
钢钣金常用喷涂颜色：大波纹米白色静电喷涂、表面粉末静电喷涂黑色亚光、黑色细砂纹静电喷涂三、化学表面处理说明：1、QPQ：将黑色金属放入两种性质不同的盐浴中，通过多种元素渗入金属表面形成复合渗层，使表面改性的目的。
特点：良好的耐磨性和耐疲劳性；良好的抗腐蚀性；变形小；时间周期短；无公害。
误差可保持在0.005mm。
颜色：亮黑色用途：可适用所有黑色金属材料。
2、光中氮化：QPQ升级工艺，将钢或不锈钢放入由多种元素混合的盐浴中进行渗透处理，可达到淬火的硬度，特点：比QPQ优点在于完全不变形，硬度更高，深度更深，效率高，不需要抛光用途：可氮化精度高、非标及大型零部件。
2、铬化：用铬盐酸溶液与金属作用在表面生成三价或六价铬化层特点：耐腐蚀性、提高零件与有机涂层或者与无机覆盖层的结合力，吸附性好颜色：本色、金黄色、绿色用途：铝、镁及其合金3、镀铬：在零件表面镀上一层金属铬，厚度一般为20um，表面形成钝化膜，特点：硬度高、耐磨性好、耐高温和耐腐蚀。
自然科学知识：材料和工程的表面处理技术
自然科学知识：材料和工程的表面处理技术表面处理技术是材料和工程领域中非常关键的技术之一，其主要目的是改善材料或产品的表面性能，使其具有更好的耐用性、强度、耐磨性、耐腐蚀性等特性，同时也能够实现更美观的外观效果。
本文将从表面处理技术的定义、类别、应用领域以及未来发展等角度进行探讨。
一、表面处理技术的定义表面处理技术是指通过改变材料表面物理、化学或机械性质的方法，从而获得所需要的表面性能的技术。
表面处理技术可以涉及到对材料表面物理性质的改变，如表面清洁、打磨、抛光等；可以涉及到对材料表面化学性质的改变，如电镀、喷涂、涂层、氧化等；也可以涉及到对材料表面机械性质的改变，如增强表面硬度、耐磨性等。
二、表面处理技术的类别1.清洗类表面处理技术清洗类表面处理技术是指利用各种清洗剂或机械力量清除材料表面附着物的方法。
这种技术广泛应用于半导体、电子、汽车等行业，能够减少表面缺陷，提高材料表面的可靠性和稳定性。
2.表面涂层类表面处理技术表面涂层类表面处理技术是指利用各种化学或物理涂层方法在材料表面形成一定厚度和特定性质的薄层。
涂层材料可以是金属、非金属、光敏物质等。
这种技术广泛应用于航空航天、汽车、机械等行业，能够显著提高材料表面的耐磨、耐腐蚀等性能。
3.表面改性类表面处理技术表面改性类表面处理技术是指在材料表面产生一定的化学物理变化，从而改变材料原有的性质。
本类技术主要包括注塑、电镀、氧化、阳极化等技术，其主要应用于汽车、电子、半导体等行业，能够大大提高材料的表面硬度、抗腐蚀性、机械强度等性质。
三、表面处理技术的应用领域表面处理技术广泛应用于各种领域，具有很高的经济效益和社会效益。
下面列举了一些典型的应用领域。
1.电子行业电子行业中的芯片、集成电路、显示屏等产品，表面处理技术是不可或缺的关键环节。
通过表面清洗、氧化、电镀等技术的应用，能够提高产品稳定性和可靠性。
2.汽车行业汽车构成多种材料，如铝、钢、玻璃等，通过表面处理技术能够提高车身外观效果，同时也是提高汽车耐用性和安全性的重要手段。
2016.5.16PVD表面超硬化
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。
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表面处理后的零件在生产中的注意事项
虽然镀层有较高的硬度和耐磨性，但须注意如下几点： 1.结合强度：在模具量产过程中发现，在受到料流较大冲击时，镀层容易掉落； 而且表面越光滑结合强度越好；
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离子镀：
利用离子镀技术可以在金属、塑料、陶瓷、玻璃、纸张等 非金属材料上，涂覆具有不同性能的单一镀层、合金镀层、化 合物镀层及各种复合镀层，而且沉积速度快（可达755m/min ），镀前清洗工序简单，对环境无污染，因此，近年来在国内 外得到了迅速的发展。 。
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通过PVD法在模具加工上沉积TiN或TiC镀层，其性能可以和 CVD法的镀层相比拟，且具有以下特征： （1）对上、下模都进行了高精度精加工的金属模具加工表面， 用PVD超硬化合物镀层强化是相当有效的； （2）对粗糙的模具加工表面，PVD镀层效果将丧失； （3）PVD镀层对静载荷更有效； （4）PVD镀覆前后的精度无变化，不必再次进行加工； （5）PVD镀层具有优越的耐磨性和高的耐蚀性。
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3.离子镀
用电子束等热源加热沉积材料使之蒸发，蒸发的原子或分
子直接在零件表面形成沉积层。
离子镀，是在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发 物质离子化，在气体离子或蒸发物质离子轰击作用下，把蒸发 物质或其反应物蒸镀在工件上。
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离子镀：
离子镀除兼有真空溅射的优点外，还具有膜层的附着力 强、绕射性好、可镀材料广泛等优点。 在电场的作用下飞向工件，以几千电子伏的能量射到工件 表面，可以打入基体约几纳米的深度，从而大大提高了涂层的 结合力借助一种惰性气体的辉光放电使金属或合金蒸汽离子化 。离子镀包括镀膜材料（如TiN，TiC）的受热、蒸发、沉积过 程。
模具表面强化处理技术
模具表面强化处理技术模具是作为制造业的重要工艺装备，它的使用性能，特别是使用寿命反映了一个国家的工业水平，并直接影响到产品的更新换代和在国际市场上的竞争能力。
因此，各国都非常重视模具工业的发展和模具寿命的提高工作。
目前，我国模具的寿命还不高，模具消耗量很大，因此，提高我国的模具寿命是一个十分迫切的任务。
模具热处理对使用寿命影响很大。
我们经常接触到的模具损坏多半是热处理不当而引起。
据统计，模具由于热处理不当，而造成模具失效的占总失效率的50%以上，所以国外模具的热处理，愈来愈多地使用真空炉、半真空炉和无氧化保护气氛炉。
模具热处理工艺包括基体强韧化和表面强化处理。
基体强韧化在于提高基体的强度和韧性，减少断裂和变形，故它的常规热处理必须严格按工艺进行。
表面强化的主要目的是提高模具表面的耐磨性、耐蚀性和润滑性能。
表面强化处理方法很多，主要有渗碳、渗氮、渗硫、渗硼、氮碳共渗、渗金属等。
采用不同的表面强化处理工艺，可使模具使用寿命提高几倍甚至于几十倍，近几年又出现了一些新的表面强化工艺，本文着重四个方面介绍，供同行参考。
一、低温化学热处理1.离子渗氮为了提高模具的抗蚀性、耐磨性、抗热疲劳和防粘附性能，可采用离子渗氮。
离子渗氮的突出优点是显著地缩短了渗氮时间，可通过不同气体组份调节控制渗层组织，降低了渗氮层的表面脆性，变形小，渗层硬度分布曲线较平稳，不易产生剥落和热疲劳。
可渗的基体材料比气体渗氮广，无毒，不会爆炸，生产安全，但对形状复杂模具，难以获得均匀的加热和均匀的渗层，且渗层较浅，过渡层较陡，温度测定及温度均匀性仍有待于解决。
离子渗氮温度以450～520℃为宜，经处理6～9h后，渗氮层深约0.2～0.3mm。
温度过低，渗层太薄；温度过高，则表层易出现疏松层，降低抗粘模能力。
离子渗氮其渗层厚度以0.2～0.3mm为宜。
磨损后的离子渗氮模具，经修复和再次离子渗氮后，可重新投入使用，从而可大大地提高模具的总使用寿命。
什么是TD处理
TD模具表面超硬化处理技术，采用金属碳化物扩散覆层TD（Thermal Diffusion Carbide Coating Process）原理，是在一定的处理温度下将工件至于硼砂熔盐及其特种介质中，通过特种熔盐中的金属原子和工件中的碳、氮原子产生化学反应，扩散在工件表面而形成一层几微米至二十余微米的钒、铌、铬、钛的等金属碳化层。
一．技术简介热扩散法碳化物覆层处理（Thermal Diffusion Carbide Coating Process）,简称TD覆层处理，是一种通过高温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覆层，其结构如上图所示。
该覆层具有极高的硬度，HV可达3200左右，且与母体材料冶金结合。
实践证明，这种覆层具有极高的耐磨，抗咬合，耐蚀等性能，可提高工件寿命数倍至数十倍，具有极高的使用价值。
二．采用TD覆层处理的主要效益1．大幅度提高工模具或工件的使用寿命，节省生产成本或运行成本。
2．大幅度改善产品外观，提高产品尺寸的均一性，提升产品质量。
3．大幅度节省维修时间和劳动强度，并减少因维修停机所带来的损失。
4．摩擦系数降低，抗咬合性能大幅度提高，无须润滑或减少润滑或无须采用高级润滑产品。
三．与相关技术的比较通过在工件表面形成一层高硬度的耐磨材料是提高工件耐磨，抗咬合，耐蚀等性能，从而提高其使用寿命的有效而又经济的方法，TD覆层处理技术以碳化钒覆层为例，其表面硬度可达HV3200左右，较传统的表面处理方法如渗碳HV~900；渗氮HV~1200；镀硬铬HV~1000；甚至渗硼HV 1200~1800等表面处理的硬度高得多，因此具有远优于这些表面处理方法的耐磨性能。
物理气相沉积（PVD），物理化学气相沉积（PCVD），化学气相沉积（CVD）,TD覆层处理是现代的几种表面超硬化处理方法，其中PVD，PCVD 工艺温度低,变形较小,所形成的氮化钛覆层HV可达2000左右,但由于这两种方法形成的氮化钛涂层与母体材料的结合力较差,实际应用中,容易出现涂层的剥落,在使用条件较为苛刻的场合,如引伸类模具;根本就无法达到满意的使用效果,甚至根本无效果.因此PVD,PCVD往往难以发挥超硬化合物覆层的性能优势.高温CVD法形成的碳化钛覆层与TD覆层处理获得的表面覆层硬度接近,并且高温CVD 法和TD覆层处理的覆层与基体都是冶金结合,具有PVD和PCVD无法比拟的膜基结合力,因此是目前最有效的表面超硬化方法.相比而言,CVD覆层的运行成本较高,后续处理也比较麻烦,其应用主要集中在硬质合金工件上.而TD覆层处理由于后续处理比较方便,因此既可以用于钢铁材料,也可以用于硬质合金.此外,TD覆层处理技术在无须褪去原先覆层的情况下,可以进行多次重复处理.四.应用范围TD覆层处理可广泛应用于由于各类磨损所引起的模具与工件或工件与工件之间的拉伤或磨损超差的问题.其中因咬合或粘结而引起的拉伤或拉毛问题,TD覆层处理是目前世界上最好的解决方法之一.因磨损而引起的工件尺寸超差等问题,通过TD覆层处理后,提高使用寿命上十倍是很正常的.所处理工件的材料,含碳量大于0.3%的各类钢铁材料,硬质合金等.一般推荐各类中高合金工模具钢.。
表面超硬化处理技术在模具设计制造中的应用
表面超硬化处理技术在模具设计制造中的应用作者：王建国来源：《广东蚕业》 2018年第9期王建国（安徽三联学院安徽合肥 230601） ?摘要随着制造业的不断发展，模具制造业也在不断发展壮大。
精密模具的设计与制造对零部件的质量影响很大。
为了提高部件的质量，文章针对模具的表面质量、硬度、成本和寿命进行分析,采用了一种特殊的表面处理技术应用于模具生产制造；并对此进行了相关的试验分析，找到了模具表面质量和模具寿命之间的关系, 得出了生产过程中模具的表面变化对模具制造精度和模具寿命的影响。
关键词表面处理；超硬化；模具设计；模具寿命中图分类号: TG17 文献标识码: C 文章编号: 2095 - 1205 ( 2018 ) 09 - 147 - 02目前，精密模具在生产制造中已经起着举足轻重的作用。
其市场发展需求之所以大的原因，主要包括两个方面:一是零部件不断更新，导致新模具订货量较大；二是各铸造厂家及模具加工企业都在不断更新自己的新产品，并结合汽车等零部件需求而不断下工夫。
大型模具制造厂在产品质量上具有明显的优势，但是由于管理等原因，成本相对较高；而中小企业，由于技术实力相对落后，生产的模具产品质量相对较差，但是价格较有优势，尤其是乡镇个体企业的模具价格明显较低。
还有一个比较有特性的价格因素，就是模具工艺复杂程度及交货周期。
1 模具表面处理不当问题分析模具的表面处理是一件复杂的工序，目前表面处理不当的失效形式较多，复杂程度也各不相同。
常见的表面处理不当有：变形和开裂、硬度不均匀、表面腐蚀等。
造成这些失效的原因也各不相同。
但为了解决上述失效问题，我们只有先分析出具体的原因，才能针对这些问题提出相对应的改进方案，进而有效预防失效，提高模具表面质量的目的。
1.1 变形和开裂变形与开裂是模具失效最为常见的问题，也是最让人难以接受的问题。
表面磨具变形与开裂的原因也是多种多样，主要原因包括：材料问题、产品设计工艺问题等。
金属表面硬化处理
金属表面硬化处理介绍金属表面硬化处理是一种通过在金属材料表面形成硬质化合物层或者改变金属晶体结构来提高金属材料表面硬度和耐磨性的技术。
这种处理方法广泛应用于工业生产中，可以有效地提高金属零件的使用寿命和性能。
硬化处理方法金属表面硬化处理有多种方法，下面列举了一些常见的方法：1. 热处理热处理是一种通过加热和冷却的过程来改变金属材料的晶体结构和性能的方法。
常见的热处理方法包括淬火、回火、退火等。
这些方法能够改变金属材料的硬度、韧性和强度等性能，从而使金属表面得到硬化。
2. 化学表面处理化学表面处理是一种通过在金属表面形成化学化合物层或者改变表面化学成分来提高金属表面硬度和耐蚀性的方法。
常见的化学表面处理方法包括镀铬、镀锌、氮化处理等。
这些方法能够在金属表面形成一层硬质化合物层，提高金属材料的硬度和耐磨性。
3. 激光表面处理激光表面处理是一种通过激光器向金属表面照射高能量激光束的方法，使金属材料表面局部熔化并迅速冷却，从而形成硬质化合物层。
激光表面处理具有高精度、高效率和无需后续加工等优点。
硬化处理的应用金属表面硬化处理在工业生产中有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 模具制造在模具制造过程中，为了提高模具的表面硬度和磨损性能，常常采用金属表面硬化处理技术。
通过硬化处理，可以延长模具的使用寿命，提高生产效率。
2. 机械零件加工在机械零件加工中，常常需要对零件表面进行硬化处理，以提高其耐磨性和工作寿命。
通过硬化处理，可以使零件表面形成一层硬质化合物层，改善零件的表面硬度。
3. 汽车制造汽车制造中，金属表面硬化处理广泛应用于发动机、齿轮和轴承等关键零部件。
通过硬化处理，可以提高这些零部件的耐磨性和耐腐蚀性，从而提高汽车的可靠性和使用寿命。
4. 刀具制造在刀具制造中，为了提高刀具的硬度和切削性能，常常采用金属表面硬化处理技术。
通过硬化处理，可以使刀具表面形成一层硬质化合物层，提高刀具的耐磨性和切削寿命。
模具的表面硬化处理
模具的表面硬化处理模具的表面硬化处理是指一种特殊的技术，用来对金属或非金属表面进行硬化，使其更耐磨、抗腐蚀和增加表面抗擦力。
它是针对标准精度需求高、使用寿命长、表面硬性要求和抗损伤性能要求的机械零部件。
表面处理技术的应用也涉及到一些高精度的机械装备，例如汽车零部件、螺丝、模具、冲头、滚子等。
模具表面处理方式有很多种，它们之间的差别在于表面处理方法、表面处理厚度、表面处理性能等，比如：机械表面硬化处理，包括等离子表面处理、热处理、高速碰击表面硬化处理等；表面处理材料，包括铝氧化膜、硬质氧化膜、磷化氧化膜、碳化膜等；表面处理技术，包括电镀、热镀、网面处理等。
模具表面硬化处理的原理是改变表面的结构，使其具有更好的抗腐蚀性和耐磨性，同时增加表面的抗擦力和硬度。
一般来说，表面硬化处理的工艺步骤包括：表面清洁、表面硬化处理、表面处理后的检查和质量控制等。
在这些步骤中，需要使用一些专业仪器，以确定表面处理的厚度和质量，这样可以保证模具的质量和使用寿命。
模具表面硬化处理技术的应用越来越广泛，为了满足不同模具使用环境的要求，模具表面硬化处理需要采用多种技术，比如涂层技术、热处理技术、淬火技术、磁悬浮技术等。
这些技术的最终目的是采取合适的方法来提高模具的表面性能，使其更加耐用和抗损伤。
模具表面硬化处理有着重要的意义，它不仅能够提高模具的耐用性、强度和精度，还能使模具具有更好的抗腐蚀性和抗损伤性，并且可以节约大量的能源、减少生产成本，还能有效延长模具的使用寿命。
因此，模具表面硬化处理是一项十分重要的技术，必须重视，采取恰当的技术手段，以确保模具的高质量。
总之，模具表面硬化处理是改善模具表面性能的一种重要技术，它通过改变模具表面的硬度、抗腐蚀性和抗损伤性，使其具备更好的性能，从而满足不断发展的日常需求。
因此，模具表面硬化处理是不可或缺的，应当加以重视，采取有效措施，提高模具表面处理的质量与效率，以达到模具制造的最佳效果。
模具表面超硬化处理技术
模具表面超硬化处理技术
刘光煜
【期刊名称】《橡塑机械时代》
【年(卷),期】2012(024)006
【摘要】1扩散法金属碳化物覆层技术介绍1．1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，该碳化物履层与基体冶金结合，
【总页数】2页(P42-43)
【作者】刘光煜
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】TG76
【相关文献】
1.冲压模具表面硬化处理技术
2.表面超硬化处理技术在模具设计制造中的应用
3.模具材料及表面处理技术讲座(连载一) 模具表面强化技术及其应用
4.模具材料及表面处理技术讲座(连载三) 模具表面强化技术及其应用
5.超硬化合物表面涂覆处理技术在冷冲模具上的应用
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表面硬化处理工艺
表面硬化处理工艺表面硬化处理工艺是一种通过改变材料表面的组织结构和性能来提高材料表面硬度和耐磨性的技术方法。
它可以应用于各种材料，包括金属、陶瓷、塑料等，广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域。
本文将从表面硬化处理的定义、分类、工艺流程、应用领域等方面进行介绍。
一、表面硬化处理的定义表面硬化处理是指通过改变材料表面的组织结构和性能来提高材料表面硬度和耐磨性的技术方法。
它可以在不改变材料整体性能的前提下，对材料表面进行改性，提高其使用寿命和性能。
二、表面硬化处理的分类表面硬化处理可以分为物理方法和化学方法两大类。
1. 物理方法物理方法是通过物理作用对材料表面进行改性，常见的物理方法有激光处理、电子束处理、等离子体处理等。
这些方法主要利用高能束流对材料表面进行加热或冷却，改变表面组织结构，从而提高材料表面的硬度和耐磨性。
2. 化学方法化学方法是通过在材料表面形成化学反应层来改变材料表面的组织结构和性能，常见的化学方法有化学沉积、离子注入、化学气相沉积等。
这些方法可以在材料表面形成一层硬化层，提高材料的硬度和耐磨性。
三、表面硬化处理的工艺流程表面硬化处理的工艺流程一般包括准备工作、预处理、表面处理和后处理等步骤。
1. 准备工作准备工作包括选择合适的硬化处理方法、确定处理参数、准备硬化设备和工具等。
在选择硬化处理方法时，需要根据材料的性质和要求来确定适合的处理方法。
确定处理参数时，需要考虑到材料的硬度要求、处理时间和温度等因素。
2. 预处理预处理是为了提高材料表面的清洁度和粗糙度，常见的预处理方法有脱脂、清洗、抛光等。
通过预处理可以去除杂质和氧化层，保证表面处理的效果。
3. 表面处理表面处理是表面硬化处理的核心步骤，根据不同的处理方法选择相应的设备和工艺。
物理方法中，激光处理可以通过高能激光束对材料表面进行加热和熔化，形成一层高硬度的表面层；电子束处理则是利用高能电子束对材料表面进行加热和熔化。
化学方法中，化学沉积可以通过在材料表面形成化学反应层来提高表面硬度。
表面硬化处理的方法
表面硬化处理的方法
嘿，你知道表面硬化处理吗？这可是个超厉害的招儿！先说说方法吧，有淬火硬化，就像给材料来了一场火热的挑战，把材料加热到高温，然后快速冷却，哇塞，这强度一下子就上去了。
还有渗碳处理，就好像给材料喂营养，让碳元素渗进去，变得更硬更强。
注意事项可不少呢！温度得控制好呀，不然材料烧坏了咋办？操作的时候得小心，别伤着自己。
安全第一可不是说着玩的。
安全性和稳定性那是杠杠的！处理好了，材料结实得很，不用担心轻易坏掉。
这就像给材料穿上了坚固的铠甲。
应用场景那可多了去了。
机械零件可以用，让零件更耐用。
刀具也需要，锋利又持久。
汽车制造也少不了，更安全可靠。
优势也很明显呀，提高耐磨性、耐腐蚀性，延长使用寿命。
这多棒呀！
给你讲个实际案例。
有个工厂的机器零件经过表面硬化处理，以前老坏，现在可牛了，一直用都没事。
老板高兴得不行。
所以呀，表面硬化处理超厉害，能让材料变得更强。
赶紧试试吧。
9.第九讲-TD 表面超硬化处理技术
第九节 TD 处理技术简介（表面超硬化处理技术）在空气炉或盐槽中放入一个耐热钢制的坩埚，将硼砂放入坩埚加热熔化至800℃～1200℃，然后加入相应的碳化物形成粉末（如钛、钡、铌、铬），再将钢或硬质合金工件放入坩埚中浸渍保温１～２小时，加入元素将扩散至工件表面并与钢中的碳发生反应形成碳化物层，所得到的碳化物层具有很高的硬度和耐磨性。
TD 处理技术：采用金属碳化物扩散覆层TD（THERMAL Diffusion Carbide Coating Process）原理，是在一定的处理温度下将工件置于硼砂熔盐及其特种介质中，通过特种熔盐中的金属原子和工件中的碳、氮原子产生化学反应，扩散在工件表面而形成一层几微米到二十几微米的钒、铌、铬、钛等的金属碳化层。
一、TD技术指标：TD 处理是将模具或工件置于特种熔盐介质中，在 900℃～1030℃工作环境中，使模具或工件表面形成 5～15 μm VC（碳化钒）皮膜的过程。
主要技术指标如下：◆TD-VC 皮膜维氏硬度 2500 ～ 3600HV ；◆ TD-VC 皮膜厚度 5～15 μm；◆TD-VC 处理后母材硬度 58±3HRC；（例如：SKD11、D2、Cr12MoV）。
◆光洁度 Ra0.2 内与处理前无变化。
二、生产工艺流程：见右图所示三、模具TD-VC处理后的优点：◆耐磨耗性强于超硬合金，摩擦系数降低20%；硬化层与基体牢固冶金结合；◆耐剥离性强于 PVD 、CVD 、镀硬铬；与基体冶金结合好，表现出最优异的抗剥离性；◆高硬度强于超硬合金，硬度高达2500~3600 HV，模具表面硬度大大提高，全面解决磨损、拉毛等现象。
◆可反复处理；从高温状态降到常温时，可以恢复到原常温性能；◆耐腐蚀性强于不锈钢；抗氧化性强；抗有色金属粘着。
◆不论工件形状如何，都能形成均匀的被覆层，处理过程中模具变形较小；◆被覆后的表面粗糙度与处理前大致相同，若母材表面加工光滑，处理后可直接使用；◆同等工况下，使用寿命平均提高十倍以上。
表面硬化处理
流的作用，使铝合金发生电化学反应，在铝合金表面凸凹不平的部分发
生不同程度的溶解，使铝件表面产生光滑的镜面效果。化学抛光就是把
零件浸在化学溶液里面发生反应从而得到光亮的表面，分为酸性抛光和
碱性抛光。
染色就是利 用 阳 极 氧 化 膜 的 多 孔 结 构 和 强 吸 附 性 能 ， 将 已 阳 极
氧化处理的铝制件浸渍在有机染料或无机染料的溶液中，则氧化
阳极氧化膜厚度一般为5—20μm，硬质阳极氧化膜最厚可以达到60 —250μm，硬度一般为HV240—500，熔点高达2050℃，短时间能耐1500 —2000℃的高温，并且导热系数低，电阻率好，具有很高的绝缘性能但 是阳极氧化膜都很脆，随着厚度的增加脆性增大，因此硬质阳极氧化膜 不能承受冲击、弯曲和变形。硬质阳极氧化膜的耐腐蚀性也比一般的阳 极氧化膜要好。
主要的表面淬火方式有感应加热表面淬火、火焰淬火以及激光加热 和电子束加热表面淬火。
感应加热表面淬火，是使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热 零件表面，然后迅速淬火的一种金属热处理方法。
感应加热原理：工件放到感应器内，感应器一般是通入中频或高频 交流电(500-300000Hz)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频 率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而 在内部很弱，到心部接近于0，叫做集肤效应。利用这个集肤效应，可 使工件表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升到800-1000ºC，而心部 温度升高很小。 根据电流频率的不同，可将感应加热表面淬火分为三类：
混凝土表面硬化处理的新技术
混凝土表面硬化处理的新技术一、前言混凝土是一种广泛使用的材料，其应用领域包括建筑、道路、桥梁等。
然而，混凝土表面硬度较低，易受到外界因素的影响，如日晒、雨淋、化学侵蚀等，从而导致混凝土表面破坏。
为解决这一问题，人们发明了混凝土表面硬化处理技术，该技术已经广泛应用于工程实践中。
本文将介绍混凝土表面硬化处理的新技术。
二、混凝土表面硬化处理技术概述混凝土表面硬化处理技术是指在混凝土表面施加一定的物理或化学处理，使其表面硬度得到提高，从而提高混凝土的耐久性、抗冲击性和抗磨损性。
目前，混凝土表面硬化处理技术主要分为以下几种：1.机械硬化处理技术：利用机械工具在混凝土表面进行切削、磨削、打磨等处理，使混凝土表面得到一定程度的硬化，并且形成一定的纹理，提高混凝土表面的摩擦系数。
2.化学硬化处理技术：利用化学反应使混凝土表面形成一层硬化层，从而提高混凝土表面的硬度和耐磨性。
目前，常用的化学硬化处理技术主要包括硬化剂处理、颜料处理和涂料处理等。
3.光学硬化处理技术：利用光反射原理，将混凝土表面磨光，使其表面反射率得到提高，从而提高混凝土表面的硬度和耐久性。
三、混凝土表面硬化处理的新技术近年来，随着科学技术的不断进步，混凝土表面硬化处理技术也得到了不断的改进和发展。
下面介绍一些新技术。
1.高分子材料硬化处理技术高分子材料硬化处理技术是利用高分子材料与混凝土表面反应，形成一层硬化层，从而提高混凝土表面的硬度和耐久性。
与传统的化学硬化处理技术相比，高分子材料硬化处理技术不仅能提高混凝土表面的硬度和耐磨性，还能提高混凝土表面的耐水性和耐化学性。
该技术的具体步骤为：首先，将高分子材料与混凝土表面进行混合，使其均匀覆盖在混凝土表面上；然后，将其加热至一定温度，使高分子材料与混凝土表面反应，形成一层硬化层。
2.微生物硬化处理技术微生物硬化处理技术是利用一些特定的微生物，如硝化细菌、铁化细菌等，使其在混凝土表面生长繁殖，从而形成一层硬化层，提高混凝土表面的硬度和耐久性。
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表面处理技术：金属模具表面超硬化处理
来源：添加时间：2008-12-24 15:15:00
一、扩散法金属碳化物覆层技术介绍
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。
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。
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。
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。
二、不锈钢焊管模具表面超硬化处理技术
不锈钢焊管是在焊管成型机上，由不锈钢板经若干道模具碾压成型并经焊接而成。
由于不锈钢的强度较高，且其结构为面心立方晶格，易形成加工硬化，使焊管成型时：一方面模具要承受较大的摩擦力，使模具容易磨损；另一方面，不锈钢板料易与模具表面形成粘结(咬
合)，使焊管及模具表面形成拉伤。
因此，好的不锈钢成型模具必须具备极高的耐磨和抗粘结(咬合)性能。
我们对进口焊管模具的分析表明，该类模具的表面处理都是采用超硬金属碳化物或氮化物覆层处理。
不锈钢焊管成型模具材料一般是由高碳高铬的Cr12MoV(或SRD11，D2，DC53)制成。
目前国内普遍采用如下工艺流程制作模具：下料→粗加工→热处理(高温淬火加高温回火)→精加工→氮化→成品(注：为节省成本，一般生产厂家现在都省去了锻造与球化退火两道耗时，费财工序)。
由于Cr12MoV类材料属于高碳高铬合金钢，其原始组织存在很大的成份偏析(这种偏析即使一般的锻造也无法消除)。
这样经过热处理(高淬高回)的模具内部组织极不均匀，宏观表现为硬度极不均匀(HRC四十几至六十左右)，再经氮化处理，模具表面不均匀性无法消除，基体硬度甚至进一步降低，实际使用时，表现为模具及焊管表面均易拉伤，模具寿命低。
由湖某公司潜心研究的模具表面超硬化处理技术已成功应用于不锈钢焊管成型模具上。
经该技术处理的模具在其表面形成硬度高达HV3000左右的金属碳化物层，该碳化物层致密，与基体结合紧密，不影响工件的表面光洁度，具有极高的耐磨，抗咬合性能，可从根本上解决焊管的拉毛问题，减少制管后续抛光工序的工作量并提高产品质量，大幅度提高模具使用寿命，减少售后服务工作量。
实践表明，该技术具有极高的使用价值。
以下是该工艺处理模具与氮化处理模具的有关比较。
1、性能：
氮化模具本工艺处理模具
表面硬度：HV700~1000左右HV3000左右
基体硬度：极不均匀HRC58~62HRC40~60
2、工艺流程：
氮化模具：下料→粗加工→热处理(高淬高回)→精加工→氮化→成品本工艺处理模具：下料→全部加工到位(无须热处理)→本工艺处理(基体硬化与表面处理一次完成)。
→磨内孔→成品由工艺流程可看出，采用本工艺可缩短模具的加工周期。
3、使用效果：
本工艺处理的模具较氮化模具可从根本上解决焊管的拉毛，从而减少焊管后续抛光工序的工作量并提高产品质量(因大量抛光而使管壁减簿)，大幅度提高模具使用寿命，减少售后服务工作量。
模具表面超硬化处理技术，在实际生产当中得到较广泛的应用，由此工艺处理的模具寿命较传统工艺如氮化有较大幅度的提高，在某些模具性能方面超过国外水平，而价格仅是国外同等的1/4~1/10。
经本工艺处理的模具有轧辊，冲头，彩管系列冷作模具，标准件模具，叶蜡石模具，铜铝型材挤压模具等，使客户产生了很高的效益，使模具的性价比得到质的提高。