添加剂对硬质合金性能的影响

钴对硬质合金生产的影响及对策钴对硬质合金生产的影响及对策欧应龙（中南工业大学粉末冶金厂长沙，４１００８３）摘要描述了钴在硬质合金中的重要作用及其战略地位；分析了研制代钴金属或合金粘结剂的必要性、迫切性和可行性；讨论了代钴粘结剂及新型硬质合金的研制实践及其重要意义。

关键词：钴生产与供应，硬质合金，铁基粘结剂，镍基粘结剂，铁－钴－镍粘结剂１研制代钴金属或合金粘结剂的必要性和迫切性１．１钴在硬质合会中的作用及其战略地位ＷＣ－ＣＯ硬质合金于１９２３年问世。

１９２６年该合金首先被用于制做钨丝热拨模具。

该类合金具有独特的耐磨损能力及抗压强度，从而最终被用于制造切削刀具、耐磨零件、顶锻工具、压模及采矿工具等。

硬质合金是由硬质的碳化物和软质的粘结金属所组成，碳化物为合金提供承受负荷的能力和耐磨性，粘结金属则通过它在室温下的塑性形变的能力而赋予硬质合金耐冲击的韧性。

硬质合金是通过液相烧结而成的，粘结金属对硬质相的润湿对于获得良好的烧结制品起着非常重要的作用。

自１９２６年Ｋｒｕｐｐｗｉｄｉａ成功地生产出第一个ＷＣ－Ｃｏ商品硬质合金以来，钴已成为ＷＣ硬质合金的万能粘结剂，其中９０％以上的硬质合金以金属钻作为粘结剂。

美国是第一号钴金属消费大国，其用钴量约占世界总量的四分之一，且其中约４２％用于制造硬质合金（包括耐热合金）；我国则有７０％的钴消耗量用于生产硬质合金。

可见，钴对硬质合金生产具有重要影响。

钴的高功能合金钢与优质合金，多用于航空航天工业，例如制造飞机引擎与飞行器骨架等。

钨钴硬质合金系列用于高硬度表面的切削刀具刀尖和采掘设备，以及外科手术耐用器械。

有些强效永久性磁铁，也是钴合金制造。

正是由于钴具有上述优越性能，美国历来把钴作为储备金属，其国家防务储备中心在储备物资，总值上，除钛和铁－铬外，现在钴已超过所有其他金属。

由于钴的供给主要来自干政治动荡的中非地区，缺少安全保证，在美国战略储备清单上，钴一直处于“突出地位”。

Cr、V、RE添加剂对特粗晶与超粗晶硬质合金微观组织与性能的影响张立;程鑫;陈述;马鋆;吴厚平;熊湘君【摘要】利用特粗晶与超粗晶硬质合金粗大粘结相平均自由程以及粗大WC原料粉末的特性,研究单一Cr、V以及Cr-RE与V-RE添加剂对特粗晶与超粗晶WC-Co合金微观组织结构、物理力学性能以及合金中Co粘结相纳米压痕力学性能的影响.结果表明,在此合金体系,Cr的加入可使合金保持微观组织结构均匀、WC晶粒粗大以及高韧性的特性,而且可使Co粘结相纳米压痕硬度HV2 mN提升了20.5%；V的加入使合金中WC晶粒大小出现明显两极分化,并显著降低合金韧性；微量混合稀土(RE)对V和Cr在合金中的作用行为影响不显著；合金矫顽磁力、硬度以及Co粘结相弹性模量对合金成分变化不敏感.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2012(000)009【总页数】6页(P2620-2625)【关键词】特粗晶硬质合金;添加剂;钴粘结相;纳米压痕;微观组织【作者】张立;程鑫;陈述;马鋆;吴厚平;熊湘君【作者单位】中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;长沙矿冶研究院有限责任公司,长沙 410012;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】TF125.3;TG135+.5;TG113.25;TG113.12在Co含量相同的条件下，与传统的中、粗晶硬质合金相比，超粗晶(晶粒度5.0～7.9 µm)、特粗晶(晶粒度8.0～14 µm)硬质合金具有极高的热导率，较好的抗热疲劳与抗热冲击性能，主要用于极端工况条件下软岩的连续开采(如采煤、地铁与隧道建设)与现代化公路、桥梁的连续作业(如路面刨铣)，以及冲压模、冷镦模、轧辊等[1–2]。

中国稀土学报科技期刊Journal of the Chinese Rare Earth Society1998年 第16卷 第1期 No.1 Vol.16 1998WC-8Co硬质合金中稀土添加剂的作用刘寿荣　梁福起(天津硬质合金研究所， 天津 300222)孙　景(天津大学， 天津300072)郝建民(天津电子材料研究所， 天津 300192) 以混合稀土氧化物为添加剂，在真空炉中于0.2 Pa、1370°C下经液相烧结30min制备加稀土的WC-8CoR硬质合金试样。

X射线衍射、扫描电镜和磁性测定的结果表明，稀土提高WC-8Co硬质合金的表面宏观压应力是强化合金的重要因素，其阻止粘结相(γ相)的fcc→hcp转变对合金强韧性的作用甚微。

稀土对WC-Co硬质合金显微结构参数无明显影响，也无W溶质对γ相的附加固溶强化效果。

关键词：稀土，WC-Co硬质合金，合金强化机理 有关稀土硬质合金的研究已取得重大进展[1～4]，普遍认为稀土元素的存在形态和分布造成了硬质合金显微结构参数、γ相结构和相变及其成分的明显变化，从而强化了硬质合金。

但有关稀土氧化物的强化效果，有待进一步证实[5]。

为此，我们以混合稀土氧化物为稀土添加剂开展了稀土对WC-Co硬质合金作用机理的研究。

1　实验部分 所用原料为还原Co粉：FSSS1.5μm，O 0.01%(wt),WC粉：FSSS1.7μm，总碳6.11% (wt)，游离碳为痕量。

考虑到在制备合金的混料与料浆烘干工序中纯稀土元素将被氧化，直接采用由CeO2(44%(wt))、La2O3(30%(wt))、Nd2O3(13%(wt))和Pr6O11(13%(wt))组成的混合稀土氧化物作为添加剂，其FSSS 粒度低于1μm，添加量约为合金Co配量的0.1%～5.0%(wt)。

加入3%(wt)石腊于酒精-汽油介质中混匀WC、Co和稀土添加剂混合料，烘干并制粒后于100 MPa下冷压成坯，在真空炉中于0.2 Pa真空度和1370°C下保温30min，经液相烧结制成加稀土的WC-8CoR和普通WC-8Co参比硬质合金试样，以正交试验法选取相应于最佳强韧性的配比成分。

1 硬质合金的概念硬质合金是以高硬度、耐高温、耐磨的难熔金属碳化物(WC、TiC、CrZC3等)为主要成分，用抗机械冲击和热冲击好的铁族金属(Co、Mo、Ni等)作粘结剂，经粉末冶金方法烧结而成的一种多相复合材料[1]。

硬质合金也是由难熔金属硬质化合物（硬质相）和粘结金属经粉末冶金方法制成的高硬度材料[2]。

难熔金属硬质化合物通常指元素周期表第IV、V、VI族中过渡元素的碳化物，氮化物，硼化物和硅化物。

硬质合金中广泛使用的是碳化物，主要是碳化钨和碳化钽。

这些碳化物的共同特点是：熔点高，硬度高，化学稳定性好，热稳定性好，常温下与粘结金属的相互溶解作用很小等。

粘结金属应当符合下列要求：硬质合金的工作温度(1000℃)下不会出现液相；能较好的润湿碳化物表面；在烧结温度下不与碳化物发生化学反应；本身的物理力学性能较好等。

铁族金属及其合金能不同程度地满足上述要求。

其中最好的是钴，其次是镍，铁很少单独使用。

钨钴类硬质合金它由WC和Co组成，代号为YG，相当于ISO的K类。

我国常用的牌号有YG3，YG3X，YG6，YG6X，YG8等。

代号后面的数字为该牌号合金含钴量的百分数，X为细晶粒组织，无X为中晶粒组织。

随含钴量增加，材料抗弯强度和冲击韧性增加，但硬度，耐热，耐磨性逐渐下降。

YG类硬质合金主要用于加工硬，脆的铸铁，有色金属和非金属材料。

一般不宜于加工钢料，因为切钢时切削温度比较高，容易产生粘结与扩散磨损而使刀具迅速钝化。

但细晶粒组织的这类合金可用于加工一些特殊硬铸铁，不锈钢，耐热合金，钛合金等材料，因这时切削力大并集中于切削刃附近易崩刃，而YG合金的强度，韧性较好，导热性也不错，能达到良好的效果。

在YG类合金中添加少量的TaC（NbC）时，可明显提高合金的硬度，耐磨性，耐热性而不降低韧性，如YG6A，YG8A，（YG813）等牌号[3]。

至今硬质合金经历了飞速的发展，从普通合金到亚微米级(0.5~1μm)晶粒合金，再到超细级(0.1~0.5μm)，以及至今的纳米级(≤0.1um)硬质合金。

nacl 钴硬质合金高温反应
【原创版】
目录
1.钴硬质合金的概述
2.NACL 在钴硬质合金中的作用
3.高温反应对钴硬质合金的影响
4.结论
正文
钴硬质合金是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性的合金材料，广泛应用于切削工具、钻头、冲头等领域。

钴硬质合金主要由钴、钨、铬、钼等元素组成，其中钴作为粘结剂，起到了将硬质相牢固地粘结在一起的关键作用。

ACL（氯化钠）在钴硬质合金中扮演着重要的角色。

在钴硬质合金的制造过程中，NACL 可以作为催化剂，促进碳化钨的生成，提高硬质相的硬度。

此外，NACL 还可以改善合金的粘结性能，提高合金的韧性。

在高温环境下，钴硬质合金会发生一系列的反应。

首先，钴硬质合金中的钨、铬、钼等元素会发生碳化反应，形成硬质相。

随着温度的升高，合金中的钴会发生氧化反应，生成钴氧化物。

这些反应会导致钴硬质合金的性能发生变化，如硬度、韧性和耐磨性等。

在高温反应过程中，NACL 对钴硬质合金的性能具有一定的保护作用。

NACL 可以与合金中的钨、铬等元素形成稳定的化合物，阻止合金中的元素在高温下发生不良反应。

此外，NACL 还可以在合金表面形成一层保护膜，防止合金在高温环境中被氧化。

总之，钴硬质合金在高温反应过程中，NACL 发挥着至关重要的作用。

第1页共1页。

第31卷 第1期河北理工大学学报(自然科学版)V ol 31 No 1 2009年2月Journal of H ebei Polytechnic University(Natural Sc ience Ed ition)Feb.2009文章编号:1674 0262(2009)01 0030 04苯并三氮唑添加剂对硬质合金钴元素浸出的影响王菲,贾晓鸣,张好强(河北理工大学机械工程学院,河北唐山063009)关键词:硬质合金;钴浸出;苯并三氮唑摘 要:通过浸泡试验考察了切削液添加剂三乙醇胺、苯并三氮唑对硬质合金钴元素浸出的影响。

试验结果表明:三乙醇胺与钴离子形成配合物进入溶液而使钴浸出,苯并三氮唑与钴离子形成配合物薄膜覆盖在硬质合金表面而阻止钴离子浸出。

中图分类号:T H117 2+2 文献标志码:A0 引言硬质合金是一种性能优异的刀具材料,它具有较高的硬度和耐磨性,良好的耐热性,是金属切削加工中的常用刀具材料之一。

硬质合金适用于高速切削,但在高速切削中较高的切削温度作用下,硬质合金刀具易发生扩散磨损,即硬质合金表层中的钨、钴元素易于扩散到工件中。

钴是硬质合金的粘结剂,它的存在保证刀具具有一定的强度和韧性,钴元素的扩散使硬质合金表面钴含量减少,这会降低硬质合金刀具的强度和耐冲击性能,加速刀具磨损,缩短刀具寿命。

在切削过程中,常使用切削液来降低切削温度和减小摩擦,但已有研究表明,在加工中使用水及含三乙醇胺类添加剂的切削液,均可使硬质合金刀具中的钴元素浸出[1]。

钴是一种对人体有害元素,它浸出后进入切削液,受到污染的切削液会危害人类健康和生态环境。

国外文献[2]指出,一些切削液在使用时,会使硬质合金刀具中的粘结剂钴浸出。

研究者也发现了钴的浸出是由于水溶性加工液中的氨基醇或胺基添加剂所引起的,但胺促使硬质合金刀具中钴浸出的机理未作出介绍。

因此需要研究切削液成分对硬质合金钴元素浸出的影响,分析其浸出机理,从而找出能够抑制钴元素浸出的有效添加剂。

稀土添加剂对wc-20(fe/co/ni)硬质合金性能的影响前言在富铁的Fe／Co／Ni粘结硬质合金的基础上加人稀土（RE）添加剂方面的研究，已经做了初步的工作，证明适量稀土可强化铁镍代粘合金。

但限于以前所做的实验工作还较少，未能开展进一步的讨论。

本文通过合金断口分析及X射线相分析来进一步对稀土影响合金强度、硬度、耐磨性等常规性能的原因进行了分析。

2实验方法试验中合金粘结相Fe、C。

、Ni质量比为6：m：15，粘结相在合金中质量分数为见呢，添加剂为混合稀土，其添加量与合金代号的对应关系见表1。

表1稀土合金代号与稀土添加量添加剂以RE－C。

中间合金粉末的形式在湿磨时直接加人，采用常规硬质合金工艺制备实验合金，配料后球磨38h，球料比为3：1，介质为纯度大于99．5％的无水乙醇，成形剂采用13％的橡胶汽油溶液，于ltoMPa下将合金粉末冷压成形后，在卧式连续烧结银丝炉中烧结出srnmXsnnnX30nun标准试样，烧结规范为1 430℃／lh。

在CI3to型卧式磨损机上测量合金的耐磨性，磨轮材质为GCrls，直径为40nun，载荷skg，转速200r／ndn，时间lh，干磨。

将洁净的抗弯断口置于J EOL－6301FSEM电镜上做高倍断口分析及能谱成分分析。

在日本理学2038X射线衍射仪上对试样进行相分析。

为排除WC相对粘结相信息的强烈干扰，在XRD分析前先进行物相的电解剥离，以使合金基底表面保留一薄层粘结相。

3试验结果试样的密度、硬度＼抗弯强度及耐磨性等常规性能见表2。

表2稀上添加剂对WC－to（FedCO／Ni）硬质合金性能的影响从表中可看出添加少量稀土元素对合金密度无明显影响，但使合金的硬度随稀土含量增加而增加；稀土对合金的抗弯强度也有一定的影响，在稀土含量为0．2％时，可在硬度略有增加的情况下提高合金的抗弯强度达5．8％左右；但在稀土含量继续增加的DGRO。

和DGR；。

合金中，强度低于未添加稀土试样。