模具表面强化技术

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：