硬質合金模具專業技術介紹及相關資料

　　第yi節，粉末的性質

　　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，或者說粉末是大量的顆粒及顆粒間的空間所組成的特殊物質。小于1毫米大于0.1微米稱為粉末顆粒，0.1微米以下叫膠體微粒，大于1毫米為致密體。硬質合金生產所使用的粉末一般在零點幾微米到幾十微米間。硬質合金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，細顆粒1微米，亞微細0.5-0.8微米，超細顆粒0.2-0.5微米，膠體微粒0.1微米，小于0.1微米為納米。

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

　　粉末的化學成分取決于原料的化學成分和生產方法。硬質合金生產所用的鈷粉而言，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%，粉末中允許的雜質取決于成品中允許的雜質含量。SiO2，AlO3，P，S，As等雜質都希望越少越好。但是，由于許多的氧化鎢，氧化鈷在燒結過程中被氫或碳還原，因此，硬質合金的混合料的氧含量可以高一些，但不能超過1.0 %。硬質合金粉末的雜質和氧含量對終材質的影響很大。因此，在實際的生產中，控制原料雜質含量和氧含量是相當重要的一環。

　　粉末化學成分的測定方法和致密材料的測定方法相同。

　　第二節，粉末的結構

　　在低倍顯微下，可以觀察到粉末形狀，常見的粉末形狀有：球狀，液滴狀，海棉狀，盤狀，碎片狀，樹枝狀以及不規則的角狀。通常，粉末的形狀取決于制粉方法。粉末顆粒的形狀對粉末的工藝性能有重要影響;粉末制粒后對硬質合金壓制影響很大，如混合料料粒為球形，則流動性和壓制性有明顯的改善。

　　粉末中能分離并獨立存在的小粒子叫單顆粒，也叫一次顆粒。由幾個顆粒重新聚集的叫團?；蚨晤w粒。團粒的流動性，松裝密度較單顆粒高，壓制性好?；旌狭显趬褐魄巴ㄟ^制粒，可以明顯改善粉末的壓制性。

　　粉末顆粒和晶粒是兩個不同的概念，通常單顆粒是由幾個晶粒組成的，只有在特殊情況下，才會出現一個晶粒形成的單晶顆粒。

　　燒結后硬質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。由于結晶不完全或外力的作用，粉末顆粒中存在許多結晶缺陷，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，粉末的粒度及測定

　　粉末的物理性質應該包括：顆粒形狀和結構，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，熱學，磁學及電學性質等。實際上，粉末的熔點，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。在硬質合金生產中，主要考慮的物理性質是粒度和比表面積。

　　以微米表示的單個粉末顆粒的大小稱為粒度;在實際生產中，決不會存在同一種粒度的粉末，而是在一定的粒度范圍以內，并且有幾乎連續的各種尺寸的粉末。按一定的粒度范圍可以將粉末分成很多級，各級粉末的百分含量就叫做粉末的粒度組成。生產上的粉末粒度是指一定粒度組成的粉末平均粒度。硬質合金生產中所用的粉末平均粒度一般是在0.1-100微米的范圍內。測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重疊，從上到下在震動篩分機上振動15-20分鐘，粉末顆粒按篩網孔徑大小不同而按一定的粒度分開，如：粉末通過80目而停留在100目，這種粒度范圍為-80+100目，按粉末各級所占的重量百分比，可以得到粉末的粒度組成，也可以由此做出粒度分布曲線。分析篩的標準很多，目前國內普遍使用的是泰勒標準篩。

　　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，形狀簡單而且有較好塑性時，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(它可以以測定壓坯保持一定形狀時的小壓力的方法來確定其成型壓力，稱壓制力)。成型性好的粉末具有較低的壓制力。一般來說，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，制粉過程中結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，缺陷愈多，其活性愈大。

　　粉末的活性在硬質合金生產中表現十分突出。首先是粉末的氧化，活性大的粉末化學活潑性大，使粉末在球磨和存放時氧化的趨勢增大，有時由于冷卻的不充分還會發生自燃。其次是混合料必須經過球磨進一步活化后，燒結體才能達到理論密度，用化學混合法得到的混合料，燒結體是難于收縮完全的。第三是用機械破碎法得到的粉末比物理化學法制得的粉末缺陷多，活性大，燒結時長大的趨向也大。此外，粉末在液相中的溶解度和溶解速度都比致密態時大，而且粉末愈細，差別愈大，這就是合金在燒結過程中碳化鎢晶粒溶解析出而長大的動力。粉末的活性有時會給生產上帶來一些麻煩，應該引起重視。

　　制粉是粉末冶金生產的 第yi道工序，制粉的方法可以決定粉末粒度，形狀，結晶特點，純度以及工藝性能。制粉的方法很多，但歸納起來可以分成兩大類：機械法和物理化學法。機械法是利用外力的機械作用，將物料粉碎成化學成分基本不變的粉末方法。在制粉過程中只發生物理變化。如：球磨，振動球磨，錘式破碎，渦旋研磨以及噴霧法等，屬于機械法。物理化學法是通過化學反應，將物料變成化學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，均屬于物理化學法。