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硬质合金生产工艺介绍2010

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硬质合金生产原理概述

硬质合金生产原理概述

硬质合金生产原理概述
硬质合金组分中难溶金属化合物熔点高，粘结金属熔点低，组分熔点差异大，不能应用荣铸法制造硬质合金。

通常采用粉末冶金方法，即先将各种原料制成粉末，再经配料、石墨、干燥、成形、烧结制取硬质合金。

硬质合金烧结的加热温度为合金成分中低熔点组分的融化温度，熔铸温度为高熔点组分的融化温度。

烧结过程中只有部分组员融化。

通过液相烧结使合金中已熔化部分将膜熔化的部分粘结在一起。

硬质合金烧结中出现部分液相，是其显著特征。

硬质合金工艺

硬质合金工艺

硬质合金工艺
嘿，朋友们！今天咱来聊聊硬质合金工艺。

这玩意儿啊，就像是一位超级英雄，在工业领域那可是大显身手！
你想想看，那些坚硬无比的材料，就像顽固的小怪兽，一般手段可对付不了它们。

但有了硬质合金工艺，嘿，那就不一样啦！它就像一把锋利的宝剑，能轻松地把这些小怪兽给降服。

比如说在机械加工里，要是没有硬质合金刀具，那可就麻烦啦！就好像战士上战场没带武器一样。

这硬质合金刀具啊，锋利得很，什么难啃的材料都能给它削得服服帖帖。

这难道不厉害吗？
还有啊，在采矿的时候，那些坚硬的矿石，靠普通的工具可搞不定。

这时候，硬质合金制品就派上大用场啦！它就像个大力士，能把那些矿石乖乖地弄出来。

你说这硬质合金工艺是不是很神奇？它能让不可能变成可能！就像变魔术一样。

咱再说说它的制作过程，那也是相当有讲究的。

就跟厨师做菜似的，得掌握好火候、调料啥的。

制作硬质合金也得精心调配各种材料，比例要恰到好处，不然可出不来好东西。

而且这工艺还在不断发展进步呢！就像人要不断学习成长一样。

科研人员们一直在努力，让硬质合金变得更厉害，能应对更多更难的挑战。

你说未来这硬质合金工艺还会给我们带来多少惊喜呢？肯定会越来越牛！咱就等着瞧吧！反正我是觉得这硬质合金工艺真是太了不起啦，是工业领域不可或缺的宝贝呢！。

硬质合金材料的制备与性能研究

硬质合金材料的制备与性能研究

硬质合金材料的制备与性能研究硬质合金材料是通过粉末冶金技术制备的，由于其具有高硬度、高强度、高耐磨性、高热稳定性、高耐腐蚀性等优良性能，早已成为一种重要的结构材料。

目前，在机械、汽车、化工、航空等领域广泛应用。

为了提高硬质合金材料的性能，研究人员不断尝试采用新的制备工艺和改变添加元素的比例，以提高材料的硬度、韧性、导热性、热膨胀性和耐腐蚀性等。

一、硬质合金材料的制备工艺制备硬质合金材料的工艺主要包括粉末制备和粉末冶金成形两个阶段。

在粉末制备阶段，首先需要选择适合的原材料，根据配比要求加入相应的添加元素和粉末助剂，通过球磨、高能球磨、真空惰性气体气雾化法等方法，制备出粒径均匀、化学组成均匀的硬质合金粉末。

在粉末冶金成形阶段，硬质合金粉末在加入适量的有机结合剂和溶剂后与石墨模具进行压制成形，通过热处理和后续加工，得到具有优良性能的硬质合金材料。

二、硬质合金材料的性能研究1.硬度硬度是衡量硬质合金材料硬度的重要指标，硬度高的材料在物质切削和耐磨性方面具有明显优势。

目前常见的硬度测试方法有洛氏硬度试验、维氏硬度试验、显微硬度试验等。

通过测试得知，硬质合金材料的硬度通常在1200~1900HV之间，远远超过了其他材料的硬度。

2.韧性韧性是指硬质合金材料在承受外力时发生相对形变的能力，也是衡量硬质合金材料性能的一个重要指标。

通常，硬质合金材料的韧性较低，加工容易产生断裂和裂缝。

为了提高硬质合金材料的韧性，研究人员开始着手调整合金材料中各种元素的比例，并采用一些制备工艺来改善其韧性。

近年来，一些新型硬质合金材料的出现也为提高硬质合金材料的韧性提供了新的可能。

3.导热性硬质合金材料由于具有较高的导热性，通常被用于高速切削时的冷却材料。

加工中，高速切割刀头和宽刀盘通常需要使用具有高导热性的硬质合金材料。

经过研究，硬质合金材料的导热系数与硬度等性能指标的关系已经比较清晰，研究人员可以根据实际需求进行涂层改性或选择合适的合金材料以达到更好的导热性。

硬质合金的生产工艺流程

硬质合金的生产工艺流程

硬质合金的生产工艺流程硬质合金是一种具有高硬度、高强度和耐磨性能的材料，广泛应用于机械加工、矿山工具、石油钻探等领域。

其生产工艺流程主要包括原料选择、粉末制备、混合、成型、烧结、后处理等几个关键步骤。

一、原料选择硬质合金的主要成分为钨碳化物和钴，钨碳化物提供了高硬度和耐磨性，而钴则起到了结合剂的作用。

在原料选择阶段，需要选择高纯度的钨粉、碳粉和钴粉，确保合金的质量和性能。

二、粉末制备在硬质合金的生产过程中，需要将钨粉、碳粉和钴粉分别进行研磨和筛分，以确保粉末的细度和均匀性。

通常采用球磨机和高能球磨机进行粉末的研磨，然后通过筛分去除粗粉和杂质，得到所需的粉末。

三、混合将经过研磨和筛分的钨粉、碳粉和钴粉按照一定比例混合，确保各个成分均匀分布。

混合采用的方法有干法混合和湿法混合两种，根据具体情况选择合适的方法。

在混合过程中，还可以添加一些其他的合金元素和添加剂，以调整合金的性能。

四、成型混合好的粉末通过成型工艺进行成型，常见的成型方法有压制成型和注射成型两种。

压制成型是将混合好的粉末放入模具中，经过一定的压力进行压制，使其形成所需的形状。

注射成型则是将混合好的粉末与有机粘结剂混合后，通过注射机将其注入到模具中，然后进行脱蜡处理。

五、烧结成型后的硬质合金零件需要进行烧结处理，以提高其密度和硬度。

烧结是将零件放入高温炉中，在一定的温度和气氛条件下进行加热处理。

在烧结过程中，粉末颗粒之间会发生相互扩散和结合，形成致密的硬质合金。

六、后处理烧结后的硬质合金零件还需要进行后处理，以进一步提高其性能。

常见的后处理方法有研磨、抛光、涂层等。

研磨和抛光可以提高合金的表面光洁度和精度，涂层可以提高合金的耐腐蚀性和润滑性。

总结：硬质合金的生产工艺流程包括原料选择、粉末制备、混合、成型、烧结和后处理等几个关键步骤。

在每个步骤中，都需要严格控制工艺参数，确保合金的质量和性能。

通过合理的工艺流程和后处理方法，可以生产出具有高硬度、高强度和耐磨性能的硬质合金产品，满足不同领域的需求。

硬质合金刀片制造工艺与设备要点

硬质合金刀片制造工艺与设备要点

硬质合金刀片制造工艺与设备要点首先，硬质合金片的制备是其中的关键步骤之一、硬质合金是通过将金属钴和金属碳化物（如钨碳化物）烧结得到的材料，具有高硬度和抗腐蚀性。

在制备其硬质合金片时，需要先将金属钴和金属碳化物按一定比例混合，然后通过粉末冶金工艺进行颗粒状压制，最后进行高温烧结。

接下来，刀片基体的制造也是不可忽视的一环。

传统的刀片基体通常采用高速钢或合金钢材料，而现代一些高级硬质合金刀片则采用了更先进的陶瓷基体。

对于高速钢或合金钢刀片基体的制造，通常采用锻造、精密锻造或铸造工艺。

陶瓷基体则需要通过陶瓷粉末冶金或热等静压工艺进行制造。

接下来是硬质合金片与刀片基体的焊接。

通常采用硬质合金与刀片基体预制焊料，通过高温和压力进行焊接，以保证焊接强度和连接性。

常用的焊接工艺有等离子弧焊、电子束焊、激光焊等。

焊接完毕后，还需要进行后续热处理，以减轻焊接产生的应力。

最后一道工序是对硬质合金刀片进行研磨和配置。

这一步骤将刀片进行尺寸研磨、刃部磨削和其他加工，以满足具体的加工需求。

研磨工艺和设备通常根据硬质合金刀片的具体形状、尺寸和要求进行选择，常见的研磨设备有平面磨床、外圆磨床、数控磨床等。

总的来说，硬质合金刀片的制造工艺涉及到硬质合金片制备、刀片基体制造、硬质合金片与刀片基体的焊接以及刀片的研磨和配置等多个步骤。

这些工艺需要借助不同的设备和工具，如粉末冶金设备、锻造设备、焊接设备、研磨设备等。

只有通过精细的工艺和适当的设备选择，才能制造出具有高质量和性能的硬质合金刀片，满足不同行业的需求。

硬质合金生产工艺(演讲稿)

硬质合金生产工艺(演讲稿)

2010-112010-11-22

7
我们的信心
• 影响硬质合金性能的因素很多，必须逐 一优化，这也正是硬质合金制造研究过 程的魅力所在 • 我们不做竞争对手的对手， 我们只做行 业的标准 • 每天都努力，团结一心我们一定能战胜 各种困难，没有最强的硬质合金，只有 更强的心。
2010-11-22 8来自4硬质合金的检测与后处理
2010-112010-11-22
西南大学 Southwest University
5
未来硬质合金的发展方向
梯度硬质合金 超细晶粒硬质合金 涂层技术在硬质合金上的运用
2010-11-22

6
待解决问题
能不能研究出彩色的硬质合金 合理的选择刀具几何形状，改变 硬质合金所受的直接冲击
2010-112010-11-22

3
硬质合金的生产过程
制粉（粘结金属+难熔金属的碳化物+晶粒长 大抑制剂）——配料计算——球磨料生产工 艺——料浆干燥——过筛——加入成形剂— —— —— —— — —再过筛——压制——烧结
2010-11-22

硬质合金生产工艺过程
余荣
材料的应用
2010-112010-11-22
西南大学 Southwest University
2
硬质合金的诞生
金属陶瓷（1923年德国人第一次用粉末冶 金属陶瓷（1923年德国人第一次用粉末冶 金工艺制备出了硬质合金） 硬质合金刀具的诞生标志着机械加工高效 率，高精度的到来。

硬质合金材料的制备及应用研究

硬质合金材料的制备及应用研究

硬质合金材料的制备及应用研究硬质合金是一种由钨、钴、碳等元素组成的材料，具有极高的硬度、耐磨性和高温稳定性。

它是目前工业界中最重要的材料之一，广泛应用于机械、金属加工、石油化工、矿业等领域。

本文将从其制备及应用两个方面进行探讨。

一、硬质合金的制备1.1 转化炉法转化炉法是最早用于硬质合金制备的方法，其原理是将钨粉与碳黑按一定比例混合，然后加入一定量的钴粉和辅助氧化剂等，在高温高压下反应生成硬质合金。

这种方法的制备过程比较简单，但由于反应时的温度和压力受到一定限制，所得到的产品成分不稳定，质量不太可靠。

因此，这种方法已经逐渐被其他更加先进的制备方法所取代。

1.2 洛厄法洛厄法是一种通过化学反应合成硬质合金的方法。

它的原理是将含有钨、钴的金属碳酸盐和辅助氧化剂等在高温、高压下反应生成硬质合金。

这种方法可以控制温度、压力等环境条件，因此可以制备出质量相对稳定的硬质合金。

但由于其制备过程繁琐、成本较高，难以大规模生产，因此也逐渐被其他方法所替代。

1.3 凝固剂法凝固剂法是一种通过真空熔炼和凝固形成硬质合金的方法。

其原理是将多种金属和辅助氧化剂等放入真空熔炼炉中，在一定温度下使其熔化，再通过凝固冷却的方式得到硬质合金。

这种方法可以制备出质量稳定、成分均匀的硬质合金，并具有较高的生产效率和成本效益。

目前，凝固剂法已成为硬质合金制备的主要方法之一。

二、硬质合金的应用硬质合金具有极高的硬度和耐磨性，以及较高的化学惰性和耐腐蚀性，因此在工业上具有广泛的应用。

2.1 金属加工领域硬质合金可以用于生产刀头、刀片、钻头等磨具，其高硬度和耐磨性可以大大提高加工效率和质量，并节约加工成本。

同时，硬质合金的高温稳定性也使其成为生产高温工具的理想材料。

例如，可用于制造锤头、钳子等手工工具，以及高温炉具等工业设备。

2.2 石油化工领域石油化工是一种高温、高压、强腐蚀性的生产环境，需要使用一种特殊的耐腐蚀材料进行生产。

硬质合金正是这种材料之一，在石油开采、炼油、化工等领域起着重要作用。

硬质合金生产工艺

硬质合金生产工艺

硬质合金生产工艺硬质合金的生产工艺是一个综合的、复杂的制造过程，需要经过材料准备、粉末混合、成型、烧结、后处理等多个环节。

下面将详细介绍硬质合金的生产工艺流程及各个环节的工艺操作。

一、材料准备硬质合金的生产主要材料是钨粉、钴粉和碳化物粉末。

钨粉作为硬质合金的主要成分，具有高硬度、高密度等优点；钴粉作为粘结相，起到增强合金韧性和延展性的作用；碳化物粉末则是硬质合金中的另一主要成分，提高了合金的硬度和耐磨性。

在材料准备阶段，需要根据合金配方的要求准备好各种原材料，并严格控制其质量和比例。

其中，钨粉和钴粉的粒度、纯度、形状等参数对硬质合金的性能有着重要影响，需要经过精密的筛分和选材。

二、粉末混合将钨粉、钴粉和碳化物粉末按照一定的配方比例混合均匀，是硬质合金制备的关键环节。

通过粉末混合，可以使各种原料之间充分混合，确保最终合金的成分均匀。

粉末混合工艺通常采用机械混合方式，即将原材料放入球磨机等设备中进行干式混合或湿式混合。

在混合过程中，需要控制混合时间、速度和温度等参数，以确保混合效果达到最佳状态。

三、成型硬质合金的成型工艺主要包括压制和成型两个步骤。

压制是将混合好的粉末通过模具进行压制，使其形成密实的坯体。

成型是通过模具制作合金的最终形状，可以是板材、棒材、圆柱体等不同形状。

在硬质合金的成型过程中，需要考虑压力大小、温度、速度等参数的控制，以确保合金的成型质量。

另外，还需要对成型后的坯体进行退火处理，消除成型过程中产生的应力，提高合金的成品率和密实度。

四、烧结烧结是硬质合金生产的核心工艺环节，通过高温烧结使钨、钴、碳等元素发生反应，形成坚固的结合相，实现硬质合金的硬度和耐磨性。

烧结温度一般在1300℃~1600℃之间，烧结时间和气氛对合金的性能也有影响。

在烧结过程中，还需要对合金进行冷却、退火等处理，以提高合金的稳定性和耐磨性。

同时，需要对烧结炉进行周期性的检查和维护，确保烧结过程的稳定性和可控性。

五、后处理硬质合金生产完成后，还需要进行后处理工艺，包括抛光、清洗、检测等环节。

硬质合金生产工艺流程

硬质合金生产工艺流程

石蜡工艺硬质合金生产工艺1 生产工艺原理1.1 原理概述硬质合金是一种由难熔金属硬质化合物与粘结金属组成，采用粉末冶金方法生产，具有很高耐磨性和一定韧性的硬质材料。

由于所具有的优异性能，硬质合金被广泛应用于切削加工、耐磨零件、矿山采掘、地质钻探、石油开采、机械附件等各个领域。

矿用合金分厂石蜡工艺硬质合金的生产过程一般为：a) 将难熔金属硬质化合物（碳化钨、碳化钽等）、粘结金属（钴粉或镍粉）及少量添加剂（硬脂酸或依索敏）经过配料，在己烷研磨介质中进行混合和研磨，添加石蜡的料浆，再经真空干燥（或喷雾干燥）、过筛、制粒，制成掺蜡混合料；b) 掺蜡混合料经鉴定合格，经过精密压制，制成高精度压坯；c) 压坯经真空脱蜡烧结或低压烧结，制成硬质合金。

1.2 各工艺过程原理1.2.1 混合料制备原理称取所需的各组份原料及少量添加剂，装入滚动球磨机或搅拌球磨机，在球磨机中合金球研磨体的冲击、研磨作用下，各组份原料在己烷研磨介质中得到细化和均匀分布，在喷雾干燥前（或湿磨后期）加入一定量液态石蜡，卸料后经喷雾干燥、振动过筛（或真空干燥、均匀化破碎过筛），制成有一定成分和粒度要求的掺蜡混合料，以满足压制成型和真空烧结的需要。

1.2.2 压制原理将混合料装入定型模腔内，在压力机冲头或其它传压介质施予的压力的作用下，压力传向模腔内的粉末，粉末发生位移和变形，随压力的增加，粉末颗粒之间的距离变小，粉末颗粒之间发生机械啮合，孔隙度大大降低，同时在成型剂的作用下，混合料被密实成具有一定形状、尺寸、密度、强度的压坯。

在保证压力机、模具及混合料满足压制要求的基础上，利用有效手段控制过程中的各种影响因素，最终得到高精度尺寸的压坯。

由于粉末颗粒与模具壁之间的摩擦作用，使压力在压坯高度方向产生衰减，引起压坯单位高度上的重量变化，即反映了压坯密度的变化。

道斯特机械自动(或C35-160、C35-500、TPA45.2、TPA50/2、TPA20/3等)双向压力机，是靠机械凸轮在动力带动下完成压制动作，一旦动作的上下死点限定，压制动作就不会改变，故能保证压坯的高度不变，这时，装料量的变化会引起压制力的变化，从而引起压坯尺寸的变化，故应控制单重的波动范围，即通过控制压制工艺参数来实现等密度压制。

硬质合金的生产工艺

硬质合金的生产工艺

硬质合金的生产工艺硬质合金是一种由金属和非金属两种或更多相互混合而成的材料，具有高硬度、高熔点、耐磨、耐腐蚀等优良性能，广泛应用于机械制造、矿山工业、石油化工等领域。

其生产工艺主要包括原料制备、粉末冶金、材料成型和材料烧结四个主要步骤。

首先是原料制备。

硬质合金的主要原料是金属粉末和非金属粉末，通常采用的金属有钨、钴、钴钨，非金属有碳化钨、碳化钛等。

这些原料需要经过精细处理，使其颗粒大小均匀、纯度高。

同时，根据所需的合金成分比例，对原料进行混合和研磨，以确保合金的成分稳定一致。

其次是粉末冶金。

这一步骤是将混合好的金属粉末和非金属粉末混合在一起，通过高能球磨、高压水下机械粉碎或其他方法进行粉末合成。

粉末合成后，通过筛分和烘干等处理，得到均匀的粉末颗粒，为下一步的成型提供充分的条件。

接下来是材料成型。

成型是将合成的硬质合金粉末按照设计要求进行整形，常用的成型方法有挤压成型、注射成型和压块成型等。

其中，挤压成型是将粉末放置在金属模具中，通过高压力使粉末充分挤压，形成所需形状的绿体。

注射成型是将粉末混合物注入模具中，然后通过高压注射机将粉末注射成型。

压块成型是将粉末放置在模具中进行压制，形成块状的绿体。

成型后，通过一定的处理工艺，使绿体具有一定的强度和韧性，以便进行后续处理。

最后是材料烧结。

烧结是将成型后的绿体进行热处理，使其在高温下发生致密化，形成致密的硬质合金材料。

烧结过程中，主要是通过金属或非金属的相互扩散和重结晶，使原始粉末颗粒之间发生结合，形成坚固的晶粒结构。

此外，在烧结过程中还经常添加适量的流动剂，以促进金属和非金属之间的互相扩散，提高合金的致密度。

烧结结束后，冷却、表面处理和精加工等工艺进行，以确保硬质合金的质量和性能。

总结起来，硬质合金的生产工艺包括原料制备、粉末冶金、材料成型和材料烧结四个主要步骤。

通过这些步骤的精细处理和调控，可以获得具有优异性能的硬质合金材料，满足不同领域的需求。

硬质合金生产工艺介绍2010

硬质合金生产工艺介绍2010

2、硬质合金技术发展趋势及研究开发重点 ：
4）新型工具材料发展迅猛：金属陶瓷、非金属陶瓷和超硬工具材料 尽管不属于硬质合金范畴，但由于具有极其优异的性能，尤其是在某 些方面明显优于硬质合金并可在一定的范围内取代硬质合金。因此这 些材料的发展将有利于硬质合金工具材料的延伸，有利于钨、钴、钽 等重要战略资源的合理使用。在部分特殊材料加工以及高速精加工中， 金属陶瓷、非金属陶瓷刀具、立方氮化硼、聚晶金刚石和金刚石涂层 刀具等在国外已经得到快速发展和应用。研究正朝着超细纳米结构、 晶须（纤维）增韧复合陶瓷、带压烧结新技术应用等方面发展。可以 预见其适用范围随着材料性能的不断提高将部分替代硬质合金，起到 提高切削效率和节约宝贵钨资源的重要作用。目前世界上许多国家都 加紧这类材料的研究开发和推广应用。根据资料报导，在日本金属陶 瓷刀具已占可转位刀具的三分之一。陶瓷刀具材料不用钴或少用钴， 这对钴资源相对贫乏的我国，无疑也是应该加大力度研究开发的一个 方向。
2、硬质合金技术发展趋势及研究开发重点 ：
6）硬质合金生产技术和工艺装备不断创新：随着科学技术和现 代工业的迅速发展，新型工程材料对现代工具材料的要求也越来越 高，为满足这一要求并不断开拓新的应用领域，硬质合金的质量必 将进一步提高，产品品种必将进一步扩大。在这种形势下，硬质合 金生产技术和工艺装备也必将不断创新。80年代以来至今许多新技 术、新装备不断涌现，诸如高温自蔓燃合成技术、等离子体制粉新 技术、复合粉末制取技术、微波烧结技术、生产工艺精确控制技术、 压力烧结技术、等静锻压技术、新型化学和物理气相沉积涂层技术， 以及硬质合金各种强化处理技术等。这些技术正在或有可能在硬质 合金生产中得到推广应用。随着时间推移，硬质合金新的生产技术 和工艺装备还将不断得到创新。

硬质合金生产工艺介绍

硬质合金生产工艺介绍
更高领域发展。
2、硬质合金技术发展趋势及研究开发重点 ：
1）高精度高性能硬质合金及配套刀具：由于刀具，特别是刀具材料的进 步，促进了机床业的发展，反过来新型机床对刀具提出了更高要求。在机械 加工中，采用价格昂贵的数控机床、加工中心，必须靠高性能的刀具，高速、 高效和高精度的完成加工任务才能取得良好经济效益。1台加工中心配备的全 部刀具以金额计，刀具费用可达加工中心价格的30%。一般情况下，1台数控 机床年均消耗刀具费用为机床价格的12%左右。因此，工业发达国家都高度重 视刀具技术的发展。当今能满足上述工艺要求的高精度高性能硬质合金刀片 及配套刀具的需求继续处于强劲上升势头，从而带动相关技术不断进步。以 数控涂层刀片为例，从最初的CVD为主到目前的CVD、PVD、PCVD共存，涂层基 体不断更新，涂层种类也从单一化合物涂层，朝着多元复杂化合物涂层发展， 涂层数也从几层到十几层。据资料报导正研究中的纳米涂层，涂层数可达百 层，因此其使用寿命可达普通CVD涂层合金刀片4倍以上。此外，金刚石涂层、 CBN涂层等都以其高技术含量和高附加值越来越受到世界大公司的追求，部分 产品已经推向市场。中国硬质合金工业因这一方面与国外先进水平的差距是 导致其经济效益低下的重要原因。
大的科研成果。
二、硬质合金发展
4）进入80年代以来，世界硬质合金工业发展的突出特点是：一方面，涂层 硬质合金发展迅速，其产量大幅度增加，应用领域不断扩大，已成功地应用于 切削等重加工工序。著名硬质合金生产厂家如山特维克公司、肯纳公司、依斯 卡等的涂层刀片生产已占可转位刀片的85%以上。同时在涂层技术方面也取得 了较大进展，在进一步改进和完善传统的高温化学气相沉积方法的同时，还研 制成功并推广应用了中温化学气相沉积方法以及各种物理气相沉积方法和兼有 物理及化学气相沉积特点的等离子体化学气相沉积方法等。此外，在硬质合金 涂层基体方面，不仅研制出各种加工用的涂层专用基体，而且日本、瑞典等国 还开发出带富钴层或脱β的涂层基体，从而明显地提高了涂层硬质合金的强度， 扩大了涂层硬质合金的应用范围。另一方面，70年代初出现超细合金，最早是 山特维克的R19，接着美国、日本的一些公司也相继推出超细硬质合金牌号。 随着电子工业、机械加工工业的迅速发展，推动超细硬质合金在八十年代迅速 发展，质量不断提高、产量不断扩大。1984年前后，日本住友电气公司试制出 了双高的AF1合金，硬度RA93.0，强度5000N/mm2，创世界之最，随后美国、瑞 典、德国等著名厂家也都相继开发出性能越来越好的超细硬质合金，对于许多 世界著名硬质合金厂家而言，超细硬质合金同高精度、高性能涂层硬质合金一 样是他们引以自豪的一类硬质合金产品。

一种硬质合金制备方法

一种硬质合金制备方法

一种硬质合金制备方法
哇塞，今天要给大家讲讲一种超厉害的硬质合金制备方法呢！
首先呢，这种硬质合金制备方法主要包括以下几个步骤。

先将所需的金属粉末按照一定的比例进行混合，这就好比是在调配一杯独特的鸡尾酒，得精确又细致哦！然后将混合好的粉末放入模具中，进行压制，就像是给粉末们一个“塑形”的机会。

接下来就是关键的烧结步骤啦，要在高温下让粉末们紧密结合在一起，这可是让它们“华丽变身”的重要时刻呀！在整个过程中，有一些注意事项可不能马虎哦。

比如粉末的比例一定要准确，不然可就达不到理想的效果啦。

还有压制的力度也要恰到好处，不然会影响到最终产品的质量呢。

再来说说这过程中的安全性和稳定性吧。

哎呀呀，这可是非常重要的呀！在进行高温烧结的时候，一定要确保设备的安全性，不能有任何的马虎呀，不然出了问题那可不得了。

而且整个制备过程要保持稳定，就像走钢丝一样，要稳稳当当的，这样才能保证得到高质量的硬质合金呀。

这种硬质合金的应用场景那可真是广泛得很呢！它可以用于制造各种刀具，就像是战场上的利剑，锋利无比呀！还可以用于模具制造，让模具更加坚固耐用。

它的优势也是显而易见的呀，硬度高、耐磨性强，简直就是材料界的“小超人”呀！
我给大家说个实际案例吧。

有一家工厂使用这种硬质合金制造的刀具，那效率简直是蹭蹭往上涨呀！之前用普通刀具的时候，经常要更换，还容易磨损，但是用了这种硬质合金刀具后，不仅使用寿命长了很多，而且切割效果也是一级棒呀！这效果真的是让人惊叹不已呀！
我的观点就是，这种硬质合金制备方法真的是太牛啦！它为我们的生活和生产带来了巨大的便利和进步呀，我们一定要好好利用它，让它发挥出更大的作用呀！。

硬质合金的生产

硬质合金的生产

2 混合、成形
四、模压成形 1． 压制方式：自动、手动 2． 单重控制：容量法、称量法 3． 存在问题：密度分布不均匀 4． 改进措施：双向压制、浮动压制、CIP 5． 其他成形：挤压成形、注射成形
3 脱胶、预烧、烧结
一、脱胶 二、预烧 三、半检加工 四、烧结
4 硬质合金生产过程中粒度的控制
一、钨粉颗粒尺寸的控制 氢还原过程中颗粒的粒度变化： 低温：0.37（WO3）→0.62(WO3）→0.78(W) 中温：0.37(WO3）→1.545(WO3）→1.89(W) 高温：0.37(WO3）→51.45(W）
ห้องสมุดไป่ตู้ND
三、仲钨酸铵的制取（APT） 四、钨的氧化物的制取
WO3、 WO2.72、 WO2、 W
1 原料粉末的制备
五、氢还原制取钨粉 1． 还原机理： "吸附催化"机制 2． 工艺：称重→装舟→还原→钨粉→检查合格→
合批（与混合）→过筛→检查→装桶 3． 还原过程质量控制：
还原不完全/表面料层重新氧化/粒度不稳定
5 硬质合金生产过程中碳势的控制
一、碳含量对合金性能的影响 理论C含量：6.125% 低于理论含量：η-W3Co3C、η- W6Co6C 高于理论含量：游离石墨 导致C%产生变化的过程：烧结 真空烧结过程中碳含量的控制 ：脱碳
5 硬质合金生产过程中碳势的控制
二、氢气烧结过程中碳含量的控制 氢气烧结过程中的增碳效应： 1．气体渗碳： CH4→C+2H2 2CO→CO2+C 2．成形剂增碳：游离C残于烧结体 氢气烧结过程中的脱碳效应： 1．WC+H2O→W+H2+CO 2．WC+2H2→W+CH4
1400℃ TiO2碳化→1600℃ ，已形成的WC 周围形成TiC及（W，Ti）C→1800~2000℃ ，WC 周围形成断面呈环状的（W，Ti）C固溶体。

硬质合金的烧结工艺

硬质合金的烧结工艺

硬质合金的烧结工艺 Revised by Chen Zhen in 2021硬质合金烧结工艺硬质合金是由各种碳化物和铁族元素组成，例如WC-Co、WC-TiC-TaC-NbC-Co或是TiC-MoC-Ni。

这些材料的典型特点就是，通过液相烧结可以达到几乎100%理论密度，烧结后，低的残余孔隙度是成功应用硬质合金于金属切削、石油开采钻头或者金属成形模具等高应力使用工况的关键。

此外，必须仔细控制烧结工艺，以获得希望的显微组织和化学成分。

在很多应用场合，硬质合金都是以烧结态应用的。

烧结态合金表面经常承受条件苛刻的摩擦和应力，在大多数的切削金属应用中，刀头表面的磨耗深度只要超过0.2~0.4mm,工具就被判定报废，所以，提高硬质合金的表面性能是相当重要的。

烧结硬质合金的两种基本方法：一种是氢气烧结——在氢气中与常压下通过相反应动学来控制零件成分，另一种是真空烧结——采用真空环境或降低环境气体压强，通过减缓反应动力学来控制硬质合金成分。

真空烧结有着更为广泛的工业应用。

有时，还采用烧结热等静压和热等静压，这些技术都对硬质合金的生产有着重要的影响。

氢气烧结：氢气是还原性的气氛，但当氢气与烧结炉壁或承载装置发生反应时会改变其他成分，提供合适的碳化势以维持与硬质合金的热力学平衡。

在传统的硬质合金烧结中，要将混合料中的碳化物的含碳量调节到理论值，并在整个氢气烧结过程中维持这个值不变。

例如，烧结94WC-6CO硬质合金时，入炉时，碳含量为5.70~5.80%（质量分数），出炉时，则要维持在5.76+0.4%氢气烧结工艺的气氛控制能力对于钨钴类硬质合金来说是足够的，但是对于切钢工具用含碳化钛碳化钽或碳化铌的合金来说，气氛的氧化势太高，导致合金的成分变化，通常用真空烧结来减低这些，合金氧化物的含量，氢气烧结一般用机械推舟的方式，通过连续烧结来完成，可用一个单独的预烧炉除去润滑剂防止挥发物污染后的高烧结过程。

预烧结还可以调高生胚强度，使能对其进行粗切削加工，例如，进行车削和钻孔，预烧结温度在500~800摄氏度间，这主要取决于润滑剂除去的是否彻底及所需生胚强度。

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二、硬质合金发展
5）八十年代研制成功并迅速普及的低压热等静压技术是硬质合金生产技 术领域中突破性的进展，从而使低成本地生产十分接近理论致密度的硬质合 金产品成为现实。自1989年美国超高压公司研制成功的第一台低压热等静压 设备问世以来，在短短的几年内，该技术就取得了异常迅速的发展这种设备 几乎遍及世界各地，对整个硬质合金质量的提高起重要作用。进入八十年代 世界硬质合金工业发展的还一个特点是，硬质合金制品正在向精密化、小型 化方向发展，出现了微型麻花钻头、点阵打印针、精密工模具等高新技术产 品。切削工具尺寸精度的要求也越来越高，有的先进厂家已淘汰U级硬质合金 刀片精度标准，与此同时许多硬质合金模具尺寸精度已达到微米级、超微米 级，加之设备、生产线自动化、智能化，推动硬质合金工业不断朝着更新、
2、硬质合金技术发展趋势及研究开发重点 ：
7） 硬质合金基础理论研究：国外硬质合金技术发展迅速，是与 基础理论的研究扎实，深入分不开的。我国因体制、经费、研发力量 等各方面原因研究工作非常薄弱，很难产生原创性研究成果。为尽量 缩小与国外差距，要加快研究粉末的显微特性对粉体材料的物理力学 性能的影响，实现原料粉末产品质量加速升级；研究材料组分显微结 构对材料使用性能的影响，建立相应的新材料数据库，切实提高新产 品自主开发能力；研究合金烧结过程的致密化和物质迁移的控制规律， 以加速开发梯度功能材料、复合材料；研究硬质合金槽型系列化和牌 号优化，迅速形成有中国知识产权的高性能切削刀具系列产品等。基 础理论研究是战略性重要措施，虽难以急功近利，但确是振兴我国硬 质合金工业所不可缺少的工作。
二、硬质合金发展
4）进入80年代以来，世界硬质合金工业发展的突出特点是：一方面，涂层 硬质合金发展迅速，其产量大幅度增加，应用领域不断扩大，已成功地应用于 切削等重加工工序。著名硬质合金生产厂家如山特维克公司、肯纳公司、依斯 卡等的涂层刀片生产已占可转位刀片的85%以上。同时在涂层技术方面也取得 了较大进展，在进一步改进和完善传统的高温化学气相沉积方法的同时，还研 制成功并推广应用了中温化学气相沉积方法以及各种物理气相沉积方法和兼有 物理及化学气相沉积特点的等离子体化学气相沉积方法等。此外，在硬质合金 涂层基体方面，不仅研制出各种加工用的涂层专用基体，而且日本、瑞典等国 还开发出带富钴层或脱β 的涂层基体，从而明显地提高了涂层硬质合金的强度， 扩大了涂层硬质合金的应用范围。另一方面，70年代初出现超细合金，最早是 山特维克的R19，接着美国、日本的一些公司也相继推出超细硬质合金牌号。 随着电子工业、机械加工工业的迅速发展，推动超细硬质合金在八十年代迅速 发展，质量不断提高、产量不断扩大。1984年前后，日本住友电气公司试制出 了双高的AF1合金，硬度RA93.0，强度5000N/mm2，创世界之最，随后美国、瑞 典、德国等著名厂家也都相继开发出性能越来越好的超细硬质合金，对于许多 世界著名硬质合金厂家而言，超细硬质合金同高精度、高性能涂层硬质合金一 样是他们引以自豪的一类硬质合金产品。
硬质合金生产技术
主讲人：彭英健
二○一○年六月
一、主要内容：
1、硬质合金的发展介绍； 2、硬质合金生产工艺介绍；
二、硬质合金发展
1、硬质合金发展简述： 1）自1923年硬质合金作为一种重要的工具材料和结构材料问世以来，至今已 有八十多年的历史。十九世纪末叶，人们为了寻找新的材料来取代高速钢，以进 一步提高金属切削速度、降低加工成本和解决灯泡钨丝的拉拔等问题，开始了对 硬质合金的研究。早期的工作主要是着眼于各种难熔化合物，特别是碳化钨的研 究。从1893年以来，德国科学家就利用三氧化钨和糖在电炉中一起加热到高温的 方法制取出碳化钨，并试图利用其高熔点、高硬度等特性来制取拉丝模等，以便 取代金刚石材料，但由于碳化钨脆性大，易开裂和韧性低等原因，一直未能得到 工业应用。
2、硬质合金技术发展趋势及研究开发重点 ：
2 ）超细和纳米硬质合金开发：同样由于高精度、高性能硬质 合金整体刀具需求不断发展，以及因信息技术革命带来集成电路集 成度的不断提高对线路板微细孔加工的要求越来越高。以硬质合金 微钻为例，其直径小的已达φ 0.1mm，打印针尺寸也达到φ 0.8mm。 此类材料要求高硬度的同时要求高强度，HRA93.5的硬质合金其强度 可超过5000Mpa。这种需求有力推动超细、纳米硬质合金的开发，其 研究领域十分丰富，包括纳米级WC、纳米级WC—CO复合粉末以及相 关其它难熔金属碳化物、固溶体等制粉技术研究；纳米硬质合金生 产工艺技术及相关设备的研究；合金纳米涂层技术及设备研究；纳 米粉末和纳米合金分析、检测技术研究；以及相关的基础知识研究 等。研究的不断深入，为高性能超细及纳米硬质合金开发展示出良 好的前景。
2、硬质合金技术发展趋势及研究开发重点 ：
3）功能梯度材料：硬质合金的硬度和韧性是一对矛盾，两者的高度统一 是研究人员追求的目标。近几年研究人员通过研究硬质合金贫C（含富C） 结构，在可控气氛下烧结或通过熔体渗透以达到粘结相的分布按需要呈梯 度结构，使硬质合金复合韧性获得更好统一。该技术已经越来越多地应用 于凿岩工具、顶锤、涂层刀片基体等生产，使合金的性价比明显提高。目 前研究工作继续深入，据报道日本已经研究出表面TiC相对富集，WC颗粒向 中心迁移的特殊结构的金属陶瓷工具。这些研究成果为硬质合金质量不断 提高展示良好的前景，其市场前景近几年将有大的发展。
二、硬质合金发展
2 ）进入二十世纪二十年代，德国科学家 Karl Schroter研究发现纯碳化钨 不能适应拉拔过程中所形成的激烈的应力变化，只有把低熔点金属加入WC中才 能在不降低硬度的条件下，使毛坯具有一定的韧性。经过一年时间的努力。 Schroter于1923年首先提出了用粉末冶金的方法，即将碳化钨与少量的铁族金 属（铁、镍、钴）混合，然后压制成型并在高于1300℃温度下于氢气中烧结来 生产硬度合金的专利。他在专利中提出的工艺，实质上就是今天许多厂仍在采 用的WC—Co硬质合金生产工艺。1923年德国的krupp公司正式成批生产这种合 金，并以widia（类似金刚石）的商标在市场上销售。随后美国、奥地利、瑞 典、日本、原苏联和其他一些国家也相继生产硬质合金，于是硬质合金生产技 术开始得到迅速发展。起初，人们以为WC—Co硬质合金能加工各种材料，但很 快发现，在加工钢材时，这种合金很容易因扩散磨损而损坏。1929年还是德国 科学家研究发现，用两种以上的碳化物组成的固溶体比用单一的碳化物作为硬 质合金的基体更为优越，并提出了有关固溶体应用的专利。同年，德国的 krupp公司开始生产wc—Tic—Co的合金。1932年美国根据schroter及其同事专 利，也研究出 wc—Tic—Co 合金。不久科学家又研究出 wc—Tic—Tac—Co 合金， 从而使钢材加工问题得到妥善解决。
2、硬质合金技术发展趋势及研究开发重点 ：
5）硬质合金净成型技术：所谓硬质合金净成型技术包括高精 度模压技术、挤压成型技术、注射成型技术、粉末轧制技术、粉 浆浇注技术等。这些技术与硬质合金生产高效以及应用领域不断 拓展紧密相关。比如，近几年注射成型技术发展很快，在我国也 不例外。该技术能制造出形状复杂，且非常接近产品最终尺寸的 产品，在硬质合金整体螺旋铣刀、整体球形铣刀、整体合金钻头， 特别在装饰用硬质合金，如表链、表壳、钓鱼坠子、高档钮扣， 以及部分形状复杂硬质合金制品开发等应用越来越多。净成型技 术研究涉及研究内容也很多，特别是成型剂以及成型剂去除技术、 模具设计制造技术等。该技术的深入研究，将使硬质合金许多产 品高效生产以及应用领域不断拓宽起很好作用。
2、硬质合金技术发展趋势及研究开发重点 ：
6）硬质合金生产技术和工艺装备不断创新：随着科学技术和现 代工业的迅速发展，新型工程材料对现代工具材料的要求也越来越 高，为满足这一要求并不断开拓新的应用领域，硬质合金的质量必 将进一步提高，产品品种必将进一步扩大。在这种形势下，硬质合 金生产技术和工艺装备也必将不断创新。80年代以来至今许多新技 术、新装备不断涌现，诸如高温自蔓燃合成技术、等离子体制粉新 技术、复合粉末制取技术、微波烧结技术、生产工艺精确控制技术、 压力烧结技术、等静锻压技术、新型化学和物理气相沉积涂层技术， 以及硬质合金各种强化处理技术等。这些技术正在或有可能在硬质 合金生产中得到推广应用。随着时间推移，硬质合金新的生产技术 和工艺装备还将不断得发重点 ：
4）新型工具材料发展迅猛：金属陶瓷、非金属陶瓷和超硬工具材料 尽管不属于硬质合金范畴，但由于具有极其优异的性能，尤其是在某些 方面明显优于硬质合金并可在一定的范围内取代硬质合金。因此这些材 料的发展将有利于硬质合金工具材料的延伸，有利于钨、钴、钽等重要 战略资源的合理使用。在部分特殊材料加工以及高速精加工中，金属陶 瓷、非金属陶瓷刀具、立方氮化硼、聚晶金刚石和金刚石涂层刀具等在 国外已经得到快速发展和应用。研究正朝着超细纳米结构、晶须（纤维） 增韧复合陶瓷、带压烧结新技术应用等方面发展。可以预见其适用范围 随着材料性能的不断提高将部分替代硬质合金，起到提高切削效率和节 约宝贵钨资源的重要作用。目前世界上许多国家都加紧这类材料的研究 开发和推广应用。根据资料报导，在日本金属陶瓷刀具已占可转位刀具 的三分之一。陶瓷刀具材料不用钴或少用钴，这对钴资源相对贫乏的我 国，无疑也是应该加大力度研究开发的一个方向。
二、硬质合金发展
3）二次世界大战后，人们开始研究可转位硬质合金刀具。使用这种刀具无 需焊接，可随时调换刀头，刀杆可长期使用，其经济效果十分显著，是硬质合 金工业的重大进展之一。六十年代末期，西德krupp公司成功地研制了涂层硬质 合金，它的出现是硬质合金生产技术的又一重大进展。这种用化学气相沉积的 方法，把普通的硬质合金刀片涂上薄薄的一层硬质化合物（如Tic、TiN等）而 得到的涂层刀片，在高速下切削铸铁和钢材时，可以比未涂层的硬质合金刀片 寿命增加好几倍，而且切削速度可以提高（25～30）%左右，因此它不久就获得 了广泛的工业应用。目前世界上在所出售的可转位刀具中大约有一大半是使用 涂层硬质合金。随着科学技术的发展，硬质合金的用途愈来愈广泛，人们对硬 质合金的性能要求也愈来愈高。因此在硬质合金领域除开展一些基础理论研究 外，更多精力是集中在生产技术和工艺装备的改进创新上。六十年代末期研究 开发并引入硬质合金生产领域中的热等静压技术，是硬质合金科研的一项重大 成果。用这种方法生产的合金，其孔隙度极低，韧性、断裂应力和抗冲击性均 有很大提高。七十年代移植到硬质合金生产领域中的喷雾干燥技术也是一项重 大的科研成果。