SD成型劑在硬質(zhì)合金生產(chǎn)上的應(yīng)用研究

黃 偉,劉 志

(自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司,四川自貢643011)

SD成型劑在硬質(zhì)合金生產(chǎn)上的應(yīng)用研究

黃 偉,劉 志

(自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司,四川自貢643011)

SD成型劑是一種新的硬質(zhì)合金生產(chǎn)用的成型劑。研究了SD成型劑在混合原料制備、普通的模壓成型、燒結(jié)的生產(chǎn)工藝,并和橡膠工藝進(jìn)行了對(duì)比。試驗(yàn)表明:SD成型劑在原料制備、燒結(jié)性能方面和橡膠工藝比較接近,壓制性能比橡膠差。

硬質(zhì)合金;成型劑

1 引言

硬質(zhì)合金是用粉末冶金方法生產(chǎn)由難溶金屬化合物和粘結(jié)金屬所構(gòu)成的組合材料。對(duì)于硬質(zhì)合金生產(chǎn)而言,成型是一個(gè)非常重要的過(guò)程。由于硬質(zhì)合金主要由難熔金屬碳化物等脆性粉末組成,用一般的成型手段難以直接成型,通常都需要加入某些有機(jī)物質(zhì)作為成型劑才能成型。目前,國(guó)內(nèi)廣泛用于硬質(zhì)合金的成型劑有石蠟、合成橡膠、聚乙二醇等。橡膠成型劑加熱時(shí)易裂解“碳化”,殘留碳量高,控碳困難,也給工藝操作帶來(lái)了困難。石蠟成型劑在較低的溫度下經(jīng)過(guò)脫蠟離開(kāi)壓塊,不會(huì)殘留碳,用作成型劑可以不改變合金的組成,而且由于粘性低,易于實(shí)現(xiàn)噴霧干燥制粒大批生產(chǎn)。目前,國(guó)內(nèi)外公司普遍采用石蠟工藝,但目前石蠟成型劑存在壓坯強(qiáng)度低、容易產(chǎn)生裂紋、掉邊掉角等缺點(diǎn),在相當(dāng)部分合金產(chǎn)品的使用中,成型較為困難,無(wú)法用于許多附加值高的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)合金產(chǎn)品的生產(chǎn),因而橡膠工藝至今未被完全淘汰[1]。目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了一種新的SD成型劑,本文研究了其在硬質(zhì)合金生產(chǎn)上的工藝,并和橡膠工藝做了相應(yīng)的對(duì)比。

2 SD成型劑的混合料制備試驗(yàn)

采用酒精作為研磨介質(zhì)濕磨后的混合料,分別用橡膠溶液、SD溶液做成型劑,經(jīng)螺旋攪拌機(jī)混合,蒸汽干燥柜干燥除去溶劑,然后經(jīng)擦篩分別制備混合料,采用霍爾流速計(jì)測(cè)量原料松裝密度,稱(chēng)量篩上物和篩下物,計(jì)算出過(guò)篩率,結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 混合料的松裝密度和過(guò)篩率

生產(chǎn)制備過(guò)程采用相同的工藝,成型劑的加量為混合料重量的1%,混合時(shí)間均為30s,干燥時(shí)間均為35min,擦篩篩網(wǎng)均為60目。

試驗(yàn)表明:在相同的工藝條件下,SD成型劑混合料的松裝密度比橡膠成型劑混合料的松裝密度小,過(guò)篩率相當(dāng)。

3 SD成型劑混合料的成型特性

3.1 壓坯強(qiáng)度試驗(yàn)

分別在含鈷量為6%的原料中加入1% (重量比)橡膠,1%SD-B,壓制強(qiáng)度標(biāo)樣各10件,標(biāo)樣尺寸為:30.2±0.2×12.1±0.2×6.0 ±0.2(mm),采用高靈敏度強(qiáng)度儀檢測(cè)強(qiáng)度,分別取強(qiáng)度的平均值,見(jiàn)表2。

表2 壓坯強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

壓坯強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果顯示,橡膠成型劑略高于SD成型劑。

3.2 壓坯分層單重試驗(yàn)

分別用SD-B混合料和橡膠成型劑混合料壓制Z11-0221818-5.8型拉伸模,壓制標(biāo)準(zhǔn)條件:單重為85.8g;高度為17.2mm～17.3mm;設(shè)計(jì)收縮系數(shù)為1.23。試驗(yàn)過(guò)程中,壓制高度17.3mm保持不變,壓制單重從80g～87g,每次試驗(yàn)單重增加0.2g,壓制后檢查壓坯分層情況以及密度情況,并燒結(jié)半成品,做金相分析,確認(rèn)未壓好臨界單重。記錄下出現(xiàn)分層的最小單重和出現(xiàn)未壓好的臨界單重。

表3 壓制性能結(jié)果

從表3的結(jié)果可以得出:

(1)橡膠成型劑的混合料分層單重比SD混合料的分層單重大,出現(xiàn)未壓好的臨界單重小,說(shuō)明橡膠料供壓制生產(chǎn)選擇單重的空間更大。

(2)SD成型劑混合料的分層單重比標(biāo)準(zhǔn)單重小,該收縮系數(shù)下,SD成型劑混合料不能滿(mǎn)足壓制要求;橡膠成型劑混合料的分層單重在標(biāo)準(zhǔn)單重以上,能夠滿(mǎn)足壓制的要求;說(shuō)明采用橡膠成型劑的混合料的壓制性能要好于采用SD成型劑的混合料。

3.3 復(fù)雜產(chǎn)品的壓制成型試驗(yàn)

噴咀產(chǎn)品在成型時(shí),齒根部和臺(tái)階處,由于應(yīng)力集中,容易產(chǎn)生裂紋,屬于相對(duì)難成型的復(fù)雜型號(hào)產(chǎn)品,可以用來(lái)比較成型劑的相對(duì)成型性。分別將SD、橡膠制備的含鈷量為11%的粗顆粒摻膠料,壓制噴咀(如圖1),壓制情況如表4。

從表4可以看出,原料的松裝對(duì)于壓制成型的結(jié)果有很大的影響,在合適的原料松裝密度情況下,SD和橡膠成型劑都能滿(mǎn)足噴咀的成型要求,沒(méi)有反應(yīng)出成型性能的差異。

表4 復(fù)雜型號(hào)的試驗(yàn)結(jié)果

圖1 噴咀照片

4 SD成型劑的燒結(jié)試驗(yàn)

4.1 SD成型劑的灰份分析

表5 成型劑灰份分析

橡膠汽油溶液和SD溶液的灰份都為0.01%,處于一個(gè)很低的水平,能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)硬質(zhì)合金的要求。

4.2 SD殘留碳試驗(yàn)

用SD作為成型劑生產(chǎn)含Co量為6%的混合料,壓制?40mm×40mm的標(biāo)樣,采用真空脫膠燒結(jié)至850℃,對(duì)燒結(jié)前后的單重和總碳進(jìn)行分析,結(jié)果見(jiàn)表6。

從表6可以得知,采用SD作為成型劑的合金燒結(jié)重量損失約為0.7%,WC總碳從5.938%增加到6.13%,達(dá)到理論碳量平衡,碳量的增加和橡膠工藝比較接近。

表6 脫膠后的重量損失和總碳增加

4.3 不同成型劑的燒結(jié)產(chǎn)品性能和微觀組織結(jié)構(gòu)比較

將橡膠和SD成型劑配制的YG8混合料,在相同工藝條件下燒成合金,分別檢查其物理性能結(jié)果和微觀組織結(jié)構(gòu),結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 不同成型劑的燒結(jié)產(chǎn)品性能比較

數(shù)據(jù)表明SD成型劑與橡膠在相同的工藝條件下,所生產(chǎn)的合金性能均達(dá)到相應(yīng)水平,合金微觀組織結(jié)構(gòu)均勻,沒(méi)有臟化孔隙的產(chǎn)生。

5 結(jié)論

(1)在混合料制備方面:SD成型劑原料的松裝密度比橡膠成型劑小,過(guò)篩率相當(dāng)。

(2)SD成型劑的壓制性能比橡膠成型劑差,主要表現(xiàn)為壓坯強(qiáng)度低;未壓好臨界單重較大,而分層單重較小,成型區(qū)間狹窄。

(3)在合適的燒結(jié)工藝的情況下,SD成型劑的燒結(jié)性能與橡膠成型劑相當(dāng)。

[1] 王國(guó)棟.硬質(zhì)合金生產(chǎn)原理[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1988.

Research on Application Technology of SD Pressing Binder in Cemented Carbide Production

HUANG Wei,LIU Zhi
(Zigong Cemented Carbide Corp.Ltd.,Zigong 643011,Sichuan,China)

SD is a new pressing binder for cementedcarbide.This study researched the technology in mixing、pressing、sintering,and compared with the rubber pressing binder.The experiments show that SD pressing binder have good mixing、sintering properties closed to the rubber,but poor in the pressing property.

cemented carbide;pressing binder

TF044 TF125

:B

1001-5108(2015)04-0001-03

黃偉,助理工程師,主要從事硬質(zhì)合金混合料制備及研發(fā)工作。