硬质合金生产课件.ppt

硬质合金的生产2 混合、压制1 原料粉末的制备6 涂层硬质合金5 硬质合金生产过程中碳势的控制4 硬质合金生产过程中粒度的控制3 脱胶、预烧、烧结1 原料粉末的制备一、一、钨精矿的分解（碱法）钨精矿的分解（碱法）FeWO4（MnWO4）+NaCO3+O2 Na2WO4+Fe2O3（Mn3O4）+CO2二、除杂：二、除杂：氧化物纯度；氧化物纯度；钨的回收率钨的回收率 用铵镁盐去用铵镁盐去Si、P、As；Na2S去钼去钼三、仲钨酸铵的制取（三、仲钨酸铵的制取（APT）四、钨的氧化物的制取四、钨的氧化物的制取 WO3、WO2.72、WO2、W 1 原料粉末的制备五、氢还原制取钨粉五、氢还原制取钨粉1 还原机理：还原机理：吸附催化吸附催化机制机制2 工艺：称重工艺：称重装舟装舟还原还原钨粉钨粉检查合格检查合格 合批（与混合）合批（与混合）过筛过筛检查检查装桶装桶3 还原过程质量控制：还原过程质量控制：还原不完全还原不完全/表面料层重新氧化表面料层重新氧化/粒度不稳定粒度不稳定 1 原料粉末的制备六、六、碳化钨的制取碳化钨的制取 1碳化机理：反应式碳化机理：反应式 W+CWC、氢气的作用氢气的作用2碳化设备：碳管炉（管式、感应式），碳化设备：碳管炉（管式、感应式），温度温度 13003.工艺：工艺：W+C混合混合碳化碳化破碎破碎过筛过筛 合批合批过筛过筛制品制品 1 原料粉末的制备七、复式碳化物的制取七、复式碳化物的制取1 制取方法：反应物不同分为四种制取方法：反应物不同分为四种2 基本反应：基本反应：TiO2+WC+C TiC-WC+CO2 3 形成过程：形成过程：1400 TiO2碳碳化化1600，已已形形成成的的WC周周围围形形成成TiC及及（W，Ti）C18002000，WC周围形成断面呈环状的（周围形成断面呈环状的（W，Ti）C固溶体。固溶体。2 混合、成形一、一、湿磨湿磨1 1 目的：目的：2 2 方式：一般采用湿磨，防氧化、释热，均匀程方式：一般采用湿磨，防氧化、释热，均匀程 度好，省时度好，省时3 3 介质：介质：要求：与物料无作用、要求：与物料无作用、沸点低、沸点低、易挥发、易挥发、表表 面张力小（大影响匀）、面张力小（大影响匀）、成本低成本低 常用介质：酒精、丙酮、汽油常用介质：酒精、丙酮、汽油4 4 影响因素：转速、研磨时间、球料比、球径、影响因素：转速、研磨时间、球料比、球径、球磨体形状、装球量球磨体形状、装球量 2 混合、成形二、干燥二、干燥1 目的：把混合料浆中的液体（温磨介质）分离目的：把混合料浆中的液体（温磨介质）分离 并回收并回收2方法：电热烘烤、蒸汽干燥、蒸汽振动干燥、方法：电热烘烤、蒸汽干燥、蒸汽振动干燥、喷雾干燥、真空干燥喷雾干燥、真空干燥3 比较：蒸汽振动干燥与喷雾干燥比较：蒸汽振动干燥与喷雾干燥2 混合、成形三、掺胶（蜡）制粒三、掺胶（蜡）制粒1 加成形剂的目的：加成形剂的目的：2 选择原则：选择原则：3 成形剂的选择：成形剂的选择：4 制粒：制粒：5 过程：掺胶（蜡）过程：掺胶（蜡）干燥干燥 擦筛制粒擦筛制粒2 混合、成形四、模压成形四、模压成形1 压制方式：自动、手动压制方式：自动、手动2 单重控制：容量法、称量法单重控制：容量法、称量法3 存在问题：密度分布不均匀存在问题：密度分布不均匀4 改进措施：双向压制、浮动压制、改进措施：双向压制、浮动压制、CIP5 其他成形：挤压成形、注射成形其他成形：挤压成形、注射成形3 脱胶、预烧、烧结一、脱胶一、脱胶二、预烧二、预烧三、半检加工三、半检加工四、烧结四、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一、钨粉颗粒尺寸的控制 氢还原过程中颗粒的粒度变化：氢还原过程中颗粒的粒度变化：低温：低温：0.37（WO3）0.62(WO3）0.78(W)中温：中温：0.37(WO3）1.545(WO3）1.89(W)高温：高温：0.37(WO3）51.45(W）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一、钨粉颗粒尺寸的控制 氢还原过程中颗粒长大机理：氢还原过程中颗粒长大机理：升华沉积机理：升华沉积机理：氧化氧化-还原机理：还原机理：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一、钨粉颗粒尺寸的控制 氢还原过程中颗粒长大影响因素：氢还原过程中颗粒长大影响因素：1 温度：温度：2 氢气湿度、流量：氢气湿度、流量：3 推舟速度、装舟量：推舟速度、装舟量：4 原料粉粒度：原料粉粒度：5 杂质：杂质：6 通氢方向：通氢方向：顺氢、逆氢顺氢、逆氢4 硬质合金生产过程中粒度的控制二、钨的碳化物的粒度控制（含复式碳化物）二、钨的碳化物的粒度控制（含复式碳化物）钨粉粒度的影响：钨粉粒度的影响：温度的影响：温度的影响：时间的影响：时间的影响：4 硬质合金生产过程中粒度的控制三、三、烧结过程中烧结过程中WC晶粒的长大晶粒的长大 WC晶粒长大机理晶粒长大机理 1聚集再结晶：聚集再结晶：2液相重结晶：液相重结晶：影响烧结过程中影响烧结过程中WC长大的因素长大的因素 1 液相量：液相量：2 混合料状态：混合料状态：3 添加剂：添加剂：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一、碳含量对合金性能的影响 理论理论C含量：含量：6.125%低于理论含量：低于理论含量：-W3Co3C、-W6Co6C 高于理论含量：游离石墨高于理论含量：游离石墨 导致导致C%产生变化的过程：烧结产生变化的过程：烧结 真空烧结过程中碳含量的控制真空烧结过程中碳含量的控制：脱碳：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：氢气烧结过程中的增碳效应：1气体渗碳：气体渗碳：CH4C+2H2 2COCO2+C 2成形剂增碳：游离成形剂增碳：游离C残于烧结体残于烧结体 氢气烧结过程中的脱碳效应：氢气烧结过程中的脱碳效应：1WC+H2OW+H2+CO 2WC+2H2W+CH45 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二、氢气烧结过程中碳含量的控制 控制措施控制措施 1.填料：一般用填料：一般用Al2O3+（0.10.7%）C 2.氢气纯度：氢气纯度：-40 H2 3.升温速度：升温速度：4.其他：氢气流量、成形剂加入量其他：氢气流量、成形剂加入量6 涂层硬质合金一、一、概述概述 定义：定义：背景：普通硬质合金不足以满足难加工材料背景：普通硬质合金不足以满足难加工材料 的切削，涂层很好解决了该问题。的切削，涂层很好解决了该问题。分类：分类：单涂层：基体单涂层：基体+TiC（TiN，Al2O3）双涂层：基体双涂层：基体+TiC+TiN（+TiC+TiCN）多涂层：基体多涂层：基体+TiC+TiN+TiCN 基体基体+TiN+TiC+TiN等等 6 涂层硬质合金二、制造工艺二、制造工艺 主要有：化学气相沉积法、物理气相沉积法、主要有：化学气相沉积法、物理气相沉积法、等离子体化学气相沉积等。等离子体化学气相沉积等。化学气相沉积（化学气相沉积（CVD）：1 原理：加热合金基体原理：加热合金基体送入化合物蒸气和送入化合物蒸气和 反应气体反应气体反应生成涂层物并沉积反应生成涂层物并沉积6 涂层硬质合金二、制造工艺二、制造工艺 2 涂层过程：涂层过程：刀片韧磨强化处理刀片韧磨强化处理装网、刀片呈层状放置装网、刀片呈层状放置 入钟罩炉入钟罩炉在常压或负压下通纯净的碳氢化在常压或负压下通纯净的碳氢化 加热至（加热至（10001050）刀片上形成刀片上形成TiC、TiN等涂层等涂层6 涂层硬质合金二、制造工艺二、制造工艺 3分类：依沉积温度高低分为三类分类：依沉积温度高低分为三类 （1）低温低温CVD：一般在一般在650 （2）中温）中温CVD：一般在一般在700900 （3）高温高温CVD：温度温度100010506 涂层硬质合金二、制造工艺二、制造工艺 4 影响因素：影响因素：（1）硬质合金基体硬质合金基体 （2）刀片表现处理刀片表现处理 （3）气体纯度气体纯度 （4）反应气体的浓度反应气体的浓度 （5）涂层系统压力涂层系统压力 （6）涂层温度和时间涂层温度和时间