Abstract Carbide coatings have been used to enhance the lifetime service of molds used for hot and cold forging, extrusion and powder metallurgy which are subjected to abrasive forces. Thermal reactive diffusion (TRD) process via molten salt bath is one of the coating processes suitable for the mentioned applications. The process has many advantages including excellent adhesion to the substrate as well as cost efficiency over other similar surface coating methods. The novelty in this research is the formation of hard carbide coatings using two separate oxide baths containing chromium oxide (Cr2O3) and vanadium oxide (V2O5). The coatings were produced on W1 tool steel by using TRD method via molten salt baths at 1000 °C for 8, 10 and 12 h, respectively. Phase structure, composition and microstructure of the coatings were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), electron probe micro-analyzer (EPMA), and X-ray diffraction (XRD). The hardness of the coatings was evaluated by micro-indentation test. The results showed that chromium carbide and vanadium carbide coatings are formed successfully on the substrate with chemical formula Cr7C3 and VC, respectively. Vanadium carbide layer showed higher hardness (1854 HV) relative to the chromium carbide layer (1782 HV). However, its thickness (16 μm) was relatively lower than that of the chromium carbide layer (20 μm) after similar immersion time of 12 h. Moreover, it was found that, while the coating thickness increases with time, there is a specific time to reach the optimum thickness for each type of coatings.

中文翻译：

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通过热反应扩散 (TRD) 在 W1 工具钢上生产碳化铬和碳化钒涂层的形成和性能

摘要 硬质合金涂层已被用于提高热锻和冷锻、挤压和粉末冶金中承受磨蚀力的模具的使用寿命。通过熔盐浴的热反应扩散 (TRD) 工艺是适用于上述应用的涂层工艺之一。该工艺具有许多优点，包括对基材的优异附着力以及与其他类似表面涂层方法相比的成本效益。这项研究的新颖之处在于使用两个单独的包含氧化铬 (Cr2O3) 和氧化钒 (V2O5) 的氧化物浴形成硬质碳化物涂层。涂层是通过使用 TRD 方法通过在 1000°C 的熔盐浴中分别在 8、10 和 12 小时内在 W1 工具钢上制备的。相结构，通过扫描电子显微镜（SEM）、电子探针显微分析仪（EPMA）和X射线衍射（XRD）对涂层的组成和微观结构进行分析。通过显微压痕测试评估涂层的硬度。结果表明，在基体上成功形成了碳化铬和碳化钒涂层，化学式分别为Cr7C3和VC。与碳化铬层 (1782 HV) 相比，碳化钒层显示出更高的硬度 (1854 HV)。然而，在类似的 12 小时浸泡时间后，其厚度（16 微米）相对低于碳化铬层（20 微米）的厚度。此外，还发现，虽然涂层厚度随时间增加，但对于每种类型的涂层来说，达到最佳厚度都有特定的时间。电子探针显微分析仪 (EPMA) 和 X 射线衍射 (XRD)。通过显微压痕测试评估涂层的硬度。结果表明，在基体上成功形成了碳化铬和碳化钒涂层，化学式分别为Cr7C3和VC。与碳化铬层 (1782 HV) 相比，碳化钒层显示出更高的硬度 (1854 HV)。然而，在类似的 12 小时浸泡时间后，其厚度（16 微米）相对低于碳化铬层（20 微米）的厚度。此外，还发现，虽然涂层厚度随时间增加，但对于每种类型的涂层来说，达到最佳厚度都有特定的时间。电子探针显微分析仪 (EPMA) 和 X 射线衍射 (XRD)。通过显微压痕测试评估涂层的硬度。结果表明，在基体上成功形成了碳化铬和碳化钒涂层，化学式分别为Cr7C3和VC。与碳化铬层 (1782 HV) 相比，碳化钒层显示出更高的硬度 (1854 HV)。然而，在类似的 12 小时浸泡时间后，其厚度（16 微米）相对低于碳化铬层（20 微米）的厚度。此外，还发现，虽然涂层厚度随时间增加，但对于每种类型的涂层来说，达到最佳厚度都有特定的时间。结果表明，在基体上成功形成了碳化铬和碳化钒涂层，化学式分别为Cr7C3和VC。与碳化铬层 (1782 HV) 相比，碳化钒层显示出更高的硬度 (1854 HV)。然而，在类似的 12 小时浸泡时间后，其厚度（16 微米）相对低于碳化铬层（20 微米）的厚度。此外，还发现，虽然涂层厚度随时间增加，但对于每种类型的涂层来说，达到最佳厚度都有特定的时间。结果表明，在基体上成功形成了碳化铬和碳化钒涂层，化学式分别为Cr7C3和VC。与碳化铬层 (1782 HV) 相比，碳化钒层显示出更高的硬度 (1854 HV)。然而，在类似的 12 小时浸泡时间后，其厚度（16 微米）相对低于碳化铬层（20 微米）的厚度。此外，还发现，虽然涂层厚度随时间增加，但对于每种类型的涂层来说，达到最佳厚度都有特定的时间。在类似的 12 小时浸泡时间后，其厚度 (16 μm) 相对低于碳化铬层 (20 μm) 的厚度。此外，还发现，虽然涂层厚度随时间增加，但对于每种类型的涂层来说，达到最佳厚度都有特定的时间。在类似的 12 小时浸泡时间后，其厚度 (16 μm) 相对低于碳化铬层 (20 μm) 的厚度。此外，还发现，虽然涂层厚度随时间增加，但对于每种类型的涂层来说，达到最佳厚度都有特定的时间。