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【原创】【分享】TD技术资料大全【已搜索无重复】
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一、TD技术原理 TD材料表面超硬改性技术:采用金属碳化物热扩散覆层TD(Thermal Diffusion 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、铱、钽等金属碳化层。 二、技术种类 No. 技术种类 应用领域 1 渗钒（V） 以磨损失效（面疲劳）的各类模具（批量较大的模具） 2 渗铌（Nb） 以磨损失效（面疲劳）的各类模具（批量更大的模具）。 3 V Nb共渗 以磨损失效，工作温度≤600°C各类模具。 4 渗铬(Cr) 耐腐蚀的化工类部件，工作温度≤800°C的热作模具。 5 渗钛（Ti） 以点疲劳为失效的各类模具（落料、冲孔及其带刃口的模具）。 6 渗铱（Ir） 半导体、超导的替代品，用于国防工业。 7 渗钽（Ta） 半导体、超导的替代品，用于国防工业。 8 多元共渗 综合使用工况的模具、工件。 TD技术优势 1、TD的工业应用价值 材料是人们赖以生存的自然资源，充分发挥材料的使用潜能是人们认识材料、开发材料、利用材料的将是人类追求的目标。TD做为一种先进的金属材料表面改性技术其应用价值主要有三个方面： 1)、耐磨损――可用在模具、标准件； 2)、 耐腐蚀――可用在医药、化工行业的阀门和其他耐腐蚀部件； 3)、 超导性――可用在国防工业。 2、TD用在模具的表面强化处理上的主要使用范围有哪些？ 首先，我们要清楚地认为，世界上没有包治百病的药，TD做为一种新型、环保、节能的金属材料表面改性技术相对于其他的热处理的方式有其独特的应用，如正确应用，TD一定是当今全世界范围内适合你的最好的热处理方式。同时，也并非所有的模具都需要做TD，TD用在模具上主要解决如下问题： 1）、冷作模具（即便是VNb共渗其推荐的工作温度也≤550℃）； 2）、磨损失效； 3）、变形要求不是太高的模具。 3、哪些情况的模具（工件）适合TD? 1）、 磨损失效的冷作模具； 2）、 单一产量大； 3）、 顾客对产品质量要求比较高（TD处理的模具加工的产品其理论工差小于12µm）; 4）、在生产过程中取消磷化、皂化； 5）、用酸洗板或热板取代冷板。 4、在材料冷成形工艺中哪些工序适合做TD？ 拉伸、成形、整形、翻边、翻孔、冷挤压、冷镦、冷轧、冷拉拔等。 5、TD用在冲裁、落料上的使用效果怎么样？ TD后的模具经几年的跟踪，如果用在以磨损为主要形式的模具其使用寿命在同等工况下较传统热处理方式平均提高10倍以上。以断裂失效的冲裁、落料其使用寿命在同等工况下较传统热处理方式平均提高4倍以上。应该说如果用在高附加值产品上也还具备一定的使用价值。 6、什么是“同等工况”？ 同等工况是指工件的工作状况在没有改变的情况下如，被加工材料、润滑状态、设备的调试、模具的装配等没有明显改变(人、机、料、法、环)。 7、TD主要用于哪些行业？ TD的应用领域十分宽广，目前在中国市场应用的主要行业有： 1）、 汽车零部件； 2）、标准件（冲头、滚丝轮、搓丝板等）； 3）、机电行业； 4）、机床行业； 5）、 钢管行业； 6）、铝型材冷挤压成型行业； 7）、国防工业； 8）、航空航天业； 9）、机械设备； 10）、…… TD技术相关 1、技术特点 1) 具表面硬度大大提高，全面解决冷作模具磨损、拉毛等面疲劳失效现象，相同工况下，使用寿命较传统强化方式平均提高十倍以上。适合于汽车、钢管、机械、电子、金属加工、标准件等行业； 2) 与基体冶金结合，表现出最优异的抗剥离性； 3) 可重复处理； 4) 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小； 5) 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。 2、适用材料 3、TD给社会带来的进步 TD做为一种环保、节能的新型金属材料表面改性技术充分发挥和提高了材料的使用潜能，每年可给全社会带来数十亿乃至数百亿的经济效益。如果企业和政府都来大力推广和倡导全社会有需要的企业都来采用硼砂熔盐复合渗金属（钒、铌共渗）的新技术，会给社会带来的贡献如下： 1) 经济效益：使用寿命平均较传统热处理方式提高10倍以上，可给企业和社会带来可观的经济效益： a) 直接成本 工件使用寿命大大提高，降低了工件的制作、折旧和维修费用。 b) 间接成本 产品废次品率大幅降低；不用经常拆装、维修模具和机械，劳动效率大幅提高。 2) 社会效益 c) 大大节约了宝贵的不可再生资源――金属材料； d) 普通的合金工具钢可代替硬质合金，且使用性能更优，极大弥补了国内资源的不足； e) 节能――立竿见影地实现了节约型社会：使用寿命平均提高10倍以上，可减少10次常规热处理，能耗自然降低10倍以上； f) 环保：本技术采用硼砂熔盐作为载体，其生产过程较传统方式更环保、无污染。部分冲压加工工艺中可完全省去原用的磷化、皂化工序，生产过程更环保、更安全。 g) 产品及企业核心竞争力：经处理过的模具/工件加工的产品外观好，公差小（理论公差<15µm），产能有保证(不用经常拆装、维修模具)，产品的综合竞争力和企业的核心竞争力大大增强。 4、TD的产品质量怎样进行检验 1) TD后产品怎样进行检验？ TD做为一个特殊的金属材料表面改性技术，其设备、仪器、试剂和检验方法有其独特性，其常规指标的检验方法是： 2) 表面硬度检测是检测试块还是检测工件？ 通常情况下是检测试块，在实际生产中每炉都会放置数块与TD工件的材料完全一样的试块。每一炉都会对试块进行检测，如果在材料没有差异的情况下，我们默认为同炉次中的工件的表面硬度近似于试块的硬度。 众所周知，维式硬度计不能对大件进行硬度检测，而且对工件的光洁度要求也较高。因此，在多数情况下不能对工件直接进行检测。 当然，如果TD处理的工件较小，且光洁度较高的话，也可直接对其进行硬度检测。 3) 目前国内哪些有资质的，权威的检测部门可以做TD的表面硬度检测？ 由于TD后产品的表面硬度较高，国内可以做检测的权威部门不是很多。目前在国内我们已知的比较权威的有资质的检测部门有： a) 中国计量科学研究院（北京）； b) 中科院金属所（沈阳）； c) 国家钢铁研究总院（北京）； d) 中国测试技术研究院（成都）； e) 长春计量技术研究所（长春）。 5、关于TD处理的热工材料 1) TD处理的工艺材料怎样分类？ TD处理的工艺材料分为：原材料、辅助材料。 原材料包括：硼砂、钒粉、铌粉、钛粉、铬粉、铱粉、钽粉。 辅助材料包括：铝粉、镁粉、乌洛托品、缓释剂、氢氧化钠、淬火油。 2) 主要原材料、辅助材料的品名、粒度如下表：（略） 3) 为何TD要选择硼砂作为载体？ a) 硼砂有吸附空气中氧气的作用，可以确保工件在盐浴中不氧化； b) 硼砂本身有清洁工件的作用； c) 硼砂的熔点约为740℃，分解温度约1530℃，而TD的工作温度在850℃～1050℃。同时，硼砂本身无色、无味、无毒，还是重要的药用消毒原料。因此，使用硼砂做为载体，在生产过程中不产生任何公害，无需投入任何环保设施； d) 硼、碳、氮等原子半径小的元素同钒、铌生成的化合物都具有很高的熔点，能增加被渗金属材料表面的硬度。 6、适合TD加工的金属材料 1) TD可对哪些金属材料进行加工？ 凡是含碳量大于0.45%、淬火温度在900～1050℃的金属材料都可以直接进行TD加工。如果淬火温度不在此范围内可以采取先做TD再用真空炉淬火的工艺。 2) 硬质合金可否进行TD处理? 完全可以，只不过是价值不大。因为TD可以把普通的合金工具钢的表面硬度做到比常规热处理的硬质合金还要高。然而，硬质合金的价格是普通合金工具钢的10倍以上。因此，从成本的角度上讲，对硬质合金进行TD处理的价值不大。 3) 对含碳量低于0.45%的金属材料可否TD? 完全可以，但在生存应用上是采取先渗碳再TD的工艺路线。但由于TD的成本和价值都较高，而实际上模具材料所占成本比重较小，因此并不主张在生产应用中采用。 7、关于TD的工艺 1) TD怎样分类？ 按工艺分： a) 硼砂熔盐法； b) 电解法。 目前在全球范围内比较成熟，应用得比较广的是硼砂熔盐法。电解法目前仍处于实验室状态，其量产需假以时日。 按渗入材料分： a) 渗钒(V)； b) 渗铬(Cr)； c) 渗铌(Nb)； d) 渗钛(Ti)； e) 渗铱(Ir)； f) 渗钽(Ta)； g) 各种元素间的多元共渗。 基于其工艺的成熟度、成本和使用效果，渗V或VNb共渗最为可取。 2) TD处理的温度一般有多高？ 通常在850~1050℃之间，核心工艺在940~960℃之间，不同的材料有不同的处理温度。 3) 正常的加工周期有多长？ 核心工序约12～20小时，全部工序大约为40～60小时之间。 4) TD层的厚度一般是多少比较合适？ 凡事应该有个度，TD层也并非越厚越好，我们通过多年的研发和应用得出的结论是合适最好。如果TD层太薄，其耐磨程度会降低，如太厚，则又容易出现剥离（起皮）的现象。我们建议把TD层做到8～12µm最好。 从应用角度（确保其耐磨性）出发，TD层的厚度只要在10µm左右就足以满足生产的使用。 5) TD的表面硬度做到多高比较合适： 从理论上讲，表面硬度做得越高越好。各国对TD的表面硬度都没有一个刚性的指标要求。不同的工艺（渗入金属元素的种类不同）其表面硬度也存在一定的差异，从应用的角度来看表面硬度只要能达到1800HV以上即可满足生产的要求。 6) TD的基体硬度做到多少比较合适？ TD处理中的基体硬度不是用来耐磨的，而是用来支撑TD层的刚性的。 基体硬度跟工况有关，如果工作载荷大、对工件的韧性要求较高就把基体硬度做低，反之就可以尽量做高，总之就是在韧性和耐磨间寻求一种平衡。 如果在用户没有特殊要求的情况下，我们建议将基体硬度做到58～64HRC之间比较适宜。在实际应用中，被加工材料的硬度较高，建议尽量做高基体硬度。反之，就可以降低基体硬度。总之，据其工况，合适的硬度最好，并非越高越好。主要是寻求基体硬度和表面硬度的一种平衡。 7) TD可否反复处理？ 完全可以，重复处理的次数完全取决于工件中碳的含量，但经过第三次TD后的使用效果会递减。如果工件大的话可重复处理的次数就多，反之就少。工件经反复处理后通常情况下会产生贫碳区，其工件中的碳含量低于0.45%时（特别是工作部位）就不足以支撑其与特殊熔盐中的金属原子产生化学反应，这样TD层的形成质量和形成难度就会受到影响。我们建议稍大一点的工件（直径大于Φ100mm）最多可反复做4次TD。 8) TD变形量有多大？ 首先，从理论上讲，全世界没有不变形的热处理或表面处理，TD也一样，这也是TD的不足。只不过是TD在如此高温度下处理其变形量应该算最小的。 尽管TD处理也会有变形，但是可以通过沟通的方式、通过预留尺寸来弥补。 但麻烦的是，TD处理的变形量针对全部金属材料并没有一个通用的、准确的计算公式。目前针对中国的模具材料摸索出的比较平均的变形量大约≤0.05‰,如果只针对于同一炉次的材料和质量比较稳定的进口材料通过工艺试验的方法就可以精确地控制在0.01～0.03mm之内。 9) 影响TD变形的主要因素有哪些？ 影响因素很多，但主要有： a) 材料：如材质、轧制质量、纤维方向（棒材、板材、锻件）等； b) 热处理：TD前的热处理工艺和质量，特别是组织应力和热应力的消除情况。 10) TD处理前是否还需要热处理？ TD其实就是一个完整的热处理过程。不管TD前的工件的基体硬度有多高，对TD层的硬度形成并无明显影响。但我们仍然建议客户在TD前应该给工件淬火，其理由是： a) 可以保证工件磨削加工的光洁度； b) 有基体硬度可以支撑试模； c) 可以降低TD处理的变形量； d) 材料的锻造缺陷可及时发现； e) 降低物流中工件撞伤的几率。 11) 工件经哪些热处理方式后可以直接做TD? 下列热处理方式可以直接做TD: a) 渗碳； b) 普通厢式电炉； c) 普通井式电炉； d) 中性盐浴炉； e) 真空淬火； f) 表面感应淬火； g) 表面激光淬火； h) TD处理。 12) 不能直接做TD的热处理方式的工件如何再做TD处理？ 除上述热处理方式外其他的热处理方式如：渗氮(QPQ)、渗硼、各种化学镀、PVD、CVD、PCVD等将热处理方式都不能直接做TD，需除去表面硬化层以后才可以做TD，该工艺非常简单，成本不高，周期不长，欢迎咨询。本公司可免费提供。 13) 目前的设备和工艺能加工的产品的最大尺寸有多大？ 目前本公司设备所配坩埚的最大尺寸为Φ620×900mm,可加工的产品的最大尺寸为≤Φ560×600mm的工件，本公司已加工的最大的工件为Φ530×100mm。在国外有记录的加工过的产品也低于Φ500mm以下。我们也推荐TD的工件最好小于Φ450mm以下，建议过大的工件可选择其他热处理方式。 14) TD的生产过程是否环保？ TD采用了硼砂作为载体，而硼砂的熔点约为740℃，分解温度约1530℃，而TD的工作温度在850℃～1000℃。 同时，硼砂本身无色、无味、无毒，还是重要的药用消毒原料。因此，使用硼砂作为载体，在生产过程中不产生任何公害，无需投入任何环保设施。 15) TD的生产过程是否节能？ 肯定节能。通过多年的生产检验，TD处理的工件，寿命平均提高10倍以上，可减少10次常规热处理，节能效果十分明显； 16) TD处理的工艺风险主要有哪些？ 硼砂熔盐单渗金属的工艺几乎步步都有诀窍、步步都有陷阱： a) 盐浴的成分和配方：用硼砂熔盐作为载体，使工件难于清洗，用中性盐浴作为载体易使盐浴产生偏析从而影响渗层质量甚至渗不上金属碳化层； b) 工艺：硼砂熔盐渗金属工序多、周期长，如果工艺采用不得当会造成： ⅰ 化盐工艺不当，化盐的温度和工艺是盐浴成份的保障，盐浴成份是渗金属质量的保障； ⅱ 工件开裂； ⅲ 工件变形超差不能满足工艺要求； ⅳ 渗层质量，如厚度、硬度、渗层的均匀性、产生剥离现象等； ⅴ 清洗,长期以来TD的清洗一直属于行业性难题。 17) TD技术最大的竞争对手是谁？ 本产品严格意义上讲市场上并无竞争对手，国内有近似于在硼砂熔盐中单渗金属的报道尚处于实验室阶段，用于工业化生产还有需市场的验证。 其它的金属材料表面处理技术如：化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、物理化学气相沉积（PCVD）、虽然也可获得与本产品相近的表面硬度，但与本公司的产品比起来尚有如下不足： a) 其镀层与基体非冶金结合，硬化层抗剥离性不够； b) 工件是在真空炉中镀覆，因此工件的绕镀性不好，硬化层不均匀。而本产品是在盐浴中进行表面改性处理，因此，硬化层均匀、致密； c) 由于设备受限，该项技术不能对大尺寸的工件进行加工； d) 该技术投资大，价格高，与本产品相比毫无成本优势。 8、现阶段的技术和设备不宜加工的模具 1)、型腔太复杂的高精密度模具； 2)、尺寸大于560mm（直径）X700mm（高）的模具； 3)、直径或壁厚＜0.5mm模具； 4)、变形要求在10µm以内的模具（简单模具除外）; 5)、含碳量低于0.35以下的材料 |
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