바나듐 카바이드로 금형강의 TD 코팅
일반적으로 TD로 약칭되는 Toyota Diffusion 공정은 금형강에 이미 존재하는 탄소로부터 카바이드 층을 성장시킵니다. 바나듐, 나이오븀 또는 크롬이 용융 붕사 염욕에 담지되고, 탄소가 기재로부터 확산되어 VC, NbC 또는 Cr과 같은 카바이드가7C3 표면에 형성됩니다. 이 층은 접착이 아닌 반응을 통해 기재와 결합하기 때문에, TD 코팅은 금형이 갈링, 응착 및 마모를 동시에 견뎌야 하는 곳에 사용됩니다. 염욕 온도는 금형강의 경화 온도와 일치하도록 선택되며, 이는 이 공정이 경화 공정 후가 아닌 경화 공정에 통합되도록 만드는 요소입니다.
코팅이 형성되는 방식
염욕은 바나듐, 나이오븀 및 크롬과 같은 카바이드 형성 원소의 화합물, 일반적으로 페로합금을 담지하는 붕사 염입니다. 카바이드 층은 용융 붕사에 용해된 이러한 원소들과 기재 내 탄소 간의 화학 반응을 통해 형성되며, 탄소가 금형 내부에서 외부 표면층으로 확산됨에 따라 두꺼워집니다. 출처에서 설명하는 결과는 우수한 표면 피복과 금형 면에 강하게 결합된 카바이드 코팅입니다.
H13 금형에서의 사이클
처리할 금형은 탈지하고, 카바이드 염욕에 정해진 시간 동안 침지하고, 심부 경화를 위해 담금질하고, 템퍼링하고, 잔류 염을 제거하기 위해 온수로 세척합니다. 염욕 온도는 금형강의 경화 온도에 맞추어 선택됩니다. H13의 경우 염욕은 1000~1050 °C (1830~1920 °F)에서 운전되며, 이는 해당 강종의 오스테나이트화 온도이므로, 코팅을 성장시키는 동일한 열로 금형이 경화됩니다. 코팅 두께는 염욕 온도와 침지 시간에 의해 제어됩니다. 다이캐스팅에 사용되는 5~10 µm 층에 도달하기 위해 H13에 대해 출처에서 제시하는 침지 시간은 4~8시간입니다. 그런 다음 금형을 염욕에서 꺼내어 심부 경화를 위해 오일 및 염 또는 공기 중에서 냉각하고, 이어서 템퍼링합니다.
코팅된 강종 및 코팅 경도
출처에서 언급한 코팅된 공구강은 H12 및 H13입니다. 두 강종 모두 높은 경도와 우수한 내마모, 내응착, 내부식 및 내산화성을 나타내는 것으로 보고되며, 코팅된 표면에 대해 내균열, 내박리 및 내열피로성도 주장됩니다. 코팅 경도는 표면에 성장하는 카바이드에 따라 달라집니다. 바나듐 카바이드는 3500 HV로 세 가지 중 가장 단단하고, 나이오븀 카바이드는 2800 HV이며, 크롬 카바이드는 1700 HV로 가장 무릅니다. 비교하자면, 통상적으로 경화된 H13 금형은 45~50 HRC 범위에서 운전되므로, 금형 면의 층은 이를 지지하는 금형 본체보다 수 배 더 단단합니다.
이 수치들이 가정하는 것
두께, 염욕 온도 및 침지 시간은 하나의 공개된 출처에서 비롯되며, 실제 사이클은 염 공급업체와 금형 형상에 의해 설정됩니다. 깊은 캐비티, 블라인드 홀 및 길고 얇은 코어는 평평한 금형 면보다 균일하게 피복하기 어렵고, 층이 얇아 금형 면의 후속 연삭으로 제거됩니다. 코팅 후 금형을 담금질 및 템퍼링하기 때문에, 변형과 심부의 최종 경도는 코팅 이후가 아니라 코팅과 함께 계획되어야 합니다. TD가 공정 카드에 들어가기 전에 사이클과 층에 대한 여유를 확인하십시오.
출처: ASM Handbook, Volume 5, Surface Engineering, ASM International, 1994.