硬質(zhì)合金模具專(zhuān)業(yè)技術(shù)介紹及相關(guān)資料

　　第yi節(jié)，粉末的性質(zhì)

　　粉末是由大量的粉末顆粒組成的一種分散體系，其中顆粒彼此分離，或者說(shuō)粉末是大量的顆粒及顆粒間的空間所組成的特殊物質(zhì)。小于1毫米大于0.1微米稱(chēng)為粉末顆粒，0.1微米以下叫膠體微粒，大于1毫米為致密體。硬質(zhì)合金生產(chǎn)所使用的粉末一般在零點(diǎn)幾微米到幾十微米間。硬質(zhì)合金WC粉末一般分為超粗顆粒大于20微米，粗顆粒6-20微米，中顆粒2-6微米，細(xì)顆粒1微米，亞微細(xì)0.5-0.8微米，超細(xì)顆粒0.2-0.5微米，膠體微粒0.1微米，小于0.1微米為納米。

　　粉末的化學(xué)成分是指主要金屬或組元的含量，雜質(zhì)的種類(lèi)和含量，以及氣體的含量。硬質(zhì)合金原始粉末的化學(xué)成分對(duì)產(chǎn)品性能有著重要的影響，如使用的含碳量過(guò)低或過(guò)高的碳化鎢粉，工藝上又不采取相應(yīng)的措施，就可能得到脫碳或滲碳的硬質(zhì)合金廢品。

　　粉末的化學(xué)成分取決于原料的化學(xué)成分和生產(chǎn)方法。硬質(zhì)合金生產(chǎn)所用的鈷粉而言，要求含鈷量在99%以上，含鐵量低于0.3%，含碳量低于0.1%，含氧量低于0.5%，粉末中允許的雜質(zhì)取決于成品中允許的雜質(zhì)含量。SiO2，AlO3，P，S，As等雜質(zhì)都希望越少越好。但是，由于許多的氧化鎢，氧化鈷在燒結(jié)過(guò)程中被氫或碳還原，因此，硬質(zhì)合金的混合料的氧含量可以高一些，但不能超過(guò)1.0 %。硬質(zhì)合金粉末的雜質(zhì)和氧含量對(duì)zui終材質(zhì)的影響很大。因此，在實(shí)際的生產(chǎn)中，控制原料雜質(zhì)含量和氧含量是相當(dāng)重要的一環(huán)。

　　粉末化學(xué)成分的測(cè)定方法和致密材料的測(cè)定方法相同。

　　第二節(jié)，粉末的結(jié)構(gòu)

　　在低倍顯微下，可以觀(guān)察到粉末形狀，常見(jiàn)的粉末形狀有：球狀，液滴狀，海棉狀，盤(pán)狀，碎片狀，樹(shù)枝狀以及不規(guī)則的角狀。通常，粉末的形狀取決于制粉方法。粉末顆粒的形狀對(duì)粉末的工藝性能有重要影響;粉末制粒后對(duì)硬質(zhì)合金壓制影響很大，如混合料料粒為球形，則流動(dòng)性和壓制性有明顯的改善。

　　粉末中能分離并獨(dú)立存在的zui小粒子叫單顆粒，也叫一次顆粒。由幾個(gè)顆粒重新聚集的叫團(tuán)粒或二次顆粒。團(tuán)粒的流動(dòng)性，松裝密度較單顆粒高，壓制性好?；旌狭显趬褐魄巴ㄟ^(guò)制粒，可以明顯改善粉末的壓制性。

　　粉末顆粒和晶粒是兩個(gè)不同的概念，通常單顆粒是由幾個(gè)晶粒組成的，只有在特殊情況下，才會(huì)出現(xiàn)一個(gè)晶粒形成的單晶顆粒。

　　燒結(jié)后硬質(zhì)合金中碳化物的晶粒尺寸主要取決于原始碳化物粉末的顆粒尺寸。由于結(jié)晶不完全或外力的作用，粉末顆粒中存在許多結(jié)晶缺陷，如空隙，畸變，夾雜等，這使粉末具有較高的晶格畸變能，因而是粉末活性增大。

　　第三節(jié)，粉末的粒度及測(cè)定

　　粉末的物理性質(zhì)應(yīng)該包括：顆粒形狀和結(jié)構(gòu)，粒度和粒度組成，比表面積，顆粒的密度，顆粒的顯微硬度，光學(xué)，熱學(xué)，磁學(xué)及電學(xué)性質(zhì)等。實(shí)際上，粉末的熔點(diǎn)，比熱等與同成分的致密材料差別很小，粉末的真密度也就是致密材料的密度。在硬質(zhì)合金生產(chǎn)中，主要考慮的物理性質(zhì)是粒度和比表面積。

　　以微米表示的單個(gè)粉末顆粒的大小稱(chēng)為粒度;在實(shí)際生產(chǎn)中，決不會(huì)存在同一種粒度的粉末，而是在一定的粒度范圍以?xún)?nèi)，并且有幾乎連續(xù)的各種尺寸的粉末。按一定的粒度范圍可以將粉末分成很多級(jí)，各級(jí)粉末的百分含量就叫做粉末的粒度組成。生產(chǎn)上的粉末粒度是指一定粒度組成的粉末平均粒度。硬質(zhì)合金生產(chǎn)中所用的粉末平均粒度一般是在0.1-100微米的范圍內(nèi)。測(cè)量粉末粒度的方法有：篩分析法，顯微分析法，沉降法，淘析法等。

　　篩分析法是由篩子各級(jí)重疊，從上到下在震動(dòng)篩分機(jī)上振動(dòng)15-20分鐘，粉末顆粒按篩網(wǎng)孔徑大小不同而按一定的粒度分開(kāi)，如：粉末通過(guò)80目而停留在100目，這種粒度范圍為-80+100目，按粉末各級(jí)所占的重量百分比，可以得到粉末的粒度組成，也可以由此做出粒度分布曲線(xiàn)。分析篩的標(biāo)準(zhǔn)很多，目前國(guó)內(nèi)普遍使用的是泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩。

　　粉末的壓制性包括粉末的壓緊性和成型性;

　　壓緊性是指在一定壓力下粉末的壓縮程度，壓縮比(a)=粉末的松裝高度(h1)/壓塊高度(h2)也就是等于壓塊密度(V1)/粉末的松裝密度(V2)。即：а=h1/h2=v1/v2;通常，粉末顆粒粗，形狀簡(jiǎn)單而且有較好塑性時(shí)，其壓緊性好。

　　成型性是指粉末壓制后，壓塊保持一定形狀的能力(它可以以測(cè)定壓坯保持一定形狀時(shí)的zui小壓力的方法來(lái)確定其成型壓力，稱(chēng)壓制力)。成型性好的粉末具有較低的壓制力。一般來(lái)說(shuō)，壓緊性好則成型性差。

　　由于粉末表面積大，使粉末具有較大的表面能，制粉過(guò)程中結(jié)晶不完全以及球磨的作用，使粉末晶體中存在各種缺陷，也使其能量增高，這樣，就使粉末有較大的活性，而且，粉末愈細(xì)，缺陷愈多，其活性愈大。

　　粉末的活性在硬質(zhì)合金生產(chǎn)中表現(xiàn)十分突出。首先是粉末的氧化，活性大的粉末化學(xué)活潑性大，使粉末在球磨和存放時(shí)氧化的趨勢(shì)增大，有時(shí)由于冷卻的不充分還會(huì)發(fā)生自燃。其次是混合料必須經(jīng)過(guò)球磨進(jìn)一步活化后，燒結(jié)體才能達(dá)到理論密度，用化學(xué)混合法得到的混合料，燒結(jié)體是難于收縮完全的。第三是用機(jī)械破碎法得到的粉末比物理化學(xué)法制得的粉末缺陷多，活性大，燒結(jié)時(shí)長(zhǎng)大的趨向也大。此外，粉末在液相中的溶解度和溶解速度都比致密態(tài)時(shí)大，而且粉末愈細(xì)，差別愈大，這就是合金在燒結(jié)過(guò)程中碳化鎢晶粒溶解析出而長(zhǎng)大的動(dòng)力。粉末的活性有時(shí)會(huì)給生產(chǎn)上帶來(lái)一些麻煩，應(yīng)該引起重視。

　　制粉是粉末冶金生產(chǎn)的 第yi道工序，制粉的方法可以決定粉末粒度，形狀，結(jié)晶特點(diǎn)，純度以及工藝性能。制粉的方法很多，但歸納起來(lái)可以分成兩大類(lèi)：機(jī)械法和物理化學(xué)法。機(jī)械法是利用外力的機(jī)械作用，將物料粉碎成化學(xué)成分基本不變的粉末方法。在制粉過(guò)程中只發(fā)生物理變化。如：球磨，振動(dòng)球磨，錘式破碎，渦旋研磨以及噴霧法等，屬于機(jī)械法。物理化學(xué)法是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，將物料變成化學(xué)成分和原料不同的金屬，碳化物和固溶體的方法。還原法，還原碳化法，電解法，碳基法，腐蝕法，均屬于物理化學(xué)法。