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TD法盐浴渗钒是TD法盐浴渗金属技术的一种,即在高温下将钢铁材料放入含有活性金属原子的熔融盐浴(硼砂盐浴或者氯化钡氯化钠中性盐浴等)中一段时间,在材料表面形成几微米到数十微米的金属碳化物覆层。TD法盐浴渗金属具有理论成熟,工艺稳定,处理效果好和价格低廉等特点;所形成的覆层在常温下具有良好的稳定性,具有优异的抗磨损能力,在冷作模具和零件的表面强化中应用效果良好。但该法存在盐浴寿命不高、盐浴腐蚀严重、工件变形大以及表面粘盐清理困难等一系列难点,限制了该工艺在国内的推广应用。
针对上述难点,本文归纳了TD法的相关理论基础,总结和分析了以往的经验教训,对盐浴、模具选材等影响覆层性能的关键环节进行了研究;寻求一种工艺稳定、操作简单、效果良好的可应用于工业化生产的冷作模具表面处理工艺。对基盐、供钒剂、还原剂、活化剂分别进行了试验选择,主要考察了盐浴的覆层能力和表面粘盐的清理性能。试验得出,基盐为硼砂,供钒剂为五氧化二钒,还原剂碳化硼,活化剂氟化钠,这样的盐浴成分具有较好的综合性能。并探讨了添加稀土对覆层的影响。结果表明稀土元素可以提高渗速,增加覆层厚度。
在盐浴试验的基础上,分析探讨了TD处理过程中盐浴成分变化规律,实验发现:在TD处理过程中,盐浴中原添加组分均发生改变,盐浴经过6次TD处理后失去活性,其原因是:还原剂碳化硼已经使用完毕,活化剂氟化钠含量也明显减少。添加20%混合盐后,盐浴重新具有活性。并对工件表面残盐清理作了分析探讨。
另外,采用XRD,XRMF等对覆层的成分与结构进行了分析,确定了覆层的成分和相结构;应用SEM和显微硬度计对覆层的金相和显微硬度进行了观察和测定。分析表明:通过该工艺获得的覆层厚度均匀、致密、完整,具有极高的显微硬度。该技术应用于冷作模具和零件表面强化中取得了显著效果。另外,该工艺有节能和无公害等诸多优点,具有重要的推广应用价值。