硬质合金模具技术介绍资料

　　硬质合金模具专业技术介绍及相关资料

　　第yi节，粉末的性质

　　粉末是由大量的粉末颗粒组成的一种分散体系，其中颗粒彼此分离，或者说粉末是大量的颗粒及颗粒间的空间所组成的特殊物质。小于1毫米大于0.1微米称为粉末颗粒，0.1微米以下叫胶体微粒，大于1毫米为致密体。硬质合金生产所使用的粉末一般在零点几微米到几十微米间。硬质合金WC粉末一般分为超粗颗粒大于20微米，粗颗粒6-20微米，中颗粒2-6微米，细颗粒1微米，亚微细0.5-0.8微米，超细颗粒0.2-0.5微米，胶体微粒0.1微米，小于0.1微米为纳米。

　　粉末的化学成分是指主要金属或组元的含量，杂质的种类和含量，以及气体的含量。硬质合金原始粉末的化学成分对产品性能有着重要的影响，如使用的含碳量过低或过高的碳化钨粉，工艺上又不采取相应的措施，就可能得到脱碳或渗碳的硬质合金废品。

　　粉末的化学成分取决于原料的化学成分和生产方法。硬质合金生产所用的钴粉而言，要求含钴量在99%以上，含铁量低于0.3%，含碳量低于0.1%，含氧量低于0.5%，粉末中允许的杂质取决于成品中允许的杂质含量。SiO2，AlO3，P，S，As等杂质都希望越少越好。但是，由于许多的氧化钨，氧化钴在烧结过程中被氢或碳还原，因此，硬质合金的混合料的氧含量可以高一些，但不能超过1.0 %。硬质合金粉末的杂质和氧含量对zui终材质的影响很大。因此，在实际的生产中，控制原料杂质含量和氧含量是相当重要的一环。

　　粉末化学成分的测定方法和致密材料的测定方法相同。

　　第二节，粉末的结构

　　在低倍显微下，可以观察到粉末形状，常见的粉末形状有：球状，液滴状，海棉状，盘状，碎片状，树枝状以及不规则的角状。通常，粉末的形状取决于制粉方法。粉末颗粒的形状对粉末的工艺性能有重要影响;粉末制粒后对硬质合金压制影响很大，如混合料料粒为球形，则流动性和压制性有明显的改善。

　　粉末中能分离并独立存在的zui小粒子叫单颗粒，也叫一次颗粒。由几个颗粒重新聚集的叫团粒或二次颗粒。团粒的流动性，松装密度较单颗粒高，压制性好。混合料在压制前通过制粒，可以明显改善粉末的压制性。

　　粉末颗粒和晶粒是两个不同的概念，通常单颗粒是由几个晶粒组成的，只有在特殊情况下，才会出现一个晶粒形成的单晶颗粒。

　　烧结后硬质合金中碳化物的晶粒尺寸主要取决于原始碳化物粉末的颗粒尺寸。由于结晶不完全或外力的作用，粉末颗粒中存在许多结晶缺陷，如空隙，畸变，夹杂等，这使粉末具有较高的晶格畸变能，因而是粉末活性增大。

　　第三节，粉末的粒度及测定

　　粉末的物理性质应该包括：颗粒形状和结构，粒度和粒度组成，比表面积，颗粒的密度，颗粒的显微硬度，光学，热学，磁学及电学性质等。实际上，粉末的熔点，比热等与同成分的致密材料差别很小，粉末的真密度也就是致密材料的密度。在硬质合金生产中，主要考虑的物理性质是粒度和比表面积。

　　以微米表示的单个粉末颗粒的大小称为粒度;在实际生产中，决不会存在同一种粒度的粉末，而是在一定的粒度范围以内，并且有几乎连续的各种尺寸的粉末。按一定的粒度范围可以将粉末分成很多级，各级粉末的百分含量就叫做粉末的粒度组成。生产上的粉末粒度是指一定粒度组成的粉末平均粒度。硬质合金生产中所用的粉末平均粒度一般是在0.1-100微米的范围内。测量粉末粒度的方法有：筛分析法，显微分析法，沉降法，淘析法等。

　　筛分析法是由筛子各级重叠，从上到下在震动筛分机上振动15-20分钟，粉末颗粒按筛网孔径大小不同而按一定的粒度分开，如：粉末通过80目而停留在100目，这种粒度范围为-80+100目，按粉末各级所占的重量百分比，可以得到粉末的粒度组成，也可以由此做出粒度分布曲线。分析筛的标准很多，目前国内普遍使用的是泰勒标准筛。

　　粉末的压制性包括粉末的压紧性和成型性;

　　压紧性是指在一定压力下粉末的压缩程度，压缩比(a)=粉末的松装高度(h1)/压块高度(h2)也就是等于压块密度(V1)/粉末的松装密度(V2)。即：а=h1/h2=v1/v2;通常，粉末颗粒粗，形状简单而且有较好塑性时，其压紧性好。

　　成型性是指粉末压制后，压块保持一定形状的能力(它可以以测定压坯保持一定形状时的zui小压力的方法来确定其成型压力，称压制力)。成型性好的粉末具有较低的压制力。一般来说，压紧性好则成型性差。

　　由于粉末表面积大，使粉末具有较大的表面能，制粉过程中结晶不完全以及球磨的作用，使粉末晶体中存在各种缺陷，也使其能量增高，这样，就使粉末有较大的活性，而且，粉末愈细，缺陷愈多，其活性愈大。

　　粉末的活性在硬质合金生产中表现十分突出。首先是粉末的氧化，活性大的粉末化学活泼性大，使粉末在球磨和存放时氧化的趋势增大，有时由于冷却的不充分还会发生自燃。其次是混合料必须经过球磨进一步活化后，烧结体才能达到理论密度，用化学混合法得到的混合料，烧结体是难于收缩完全的。第三是用机械破碎法得到的粉末比物理化学法制得的粉末缺陷多，活性大，烧结时长大的趋向也大。此外，粉末在液相中的溶解度和溶解速度都比致密态时大，而且粉末愈细，差别愈大，这就是合金在烧结过程中碳化钨晶粒溶解析出而长大的动力。粉末的活性有时会给生产上带来一些麻烦，应该引起重视。

　　制粉是粉末冶金生产的 第yi道工序，制粉的方法可以决定粉末粒度，形状，结晶特点，纯度以及工艺性能。制粉的方法很多，但归纳起来可以分成两大类：机械法和物理化学法。机械法是利用外力的机械作用，将物料粉碎成化学成分基本不变的粉末方法。在制粉过程中只发生物理变化。如：球磨，振动球磨，锤式破碎，涡旋研磨以及喷雾法等，属于机械法。物理化学法是通过化学反应，将物料变成化学成分和原料不同的金属，碳化物和固溶体的方法。还原法，还原碳化法，电解法，碳基法，腐蚀法，均属于物理化学法。