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分布對(duì)無(wú)磁合金的影響大；生產(chǎn)大型無(wú)磁合金模具的關(guān)鍵工藝因素是脫膠過(guò)程中的控碳。
1前言隨著磁電行業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)無(wú)磁硬質(zhì)合金模具的需求越來(lái)越多，無(wú)磁硬質(zhì)合金模具的尺寸也越來(lái)越大。眾所周知，在現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝技術(shù)條件下，生產(chǎn)一般小體積的WC-Ni系硬質(zhì)合金制品并不是一件難事。
但是要生產(chǎn)大體積（質(zhì)量在10kg以上）的完全無(wú)磁性并且具有良好機(jī)械性能的WC-Ni系合金模具材料卻是一件十分困難的事情。
根據(jù)實(shí)踐，主要難點(diǎn)有以下三點(diǎn)：由于體積大，很難做到模具材料內(nèi)外各部分碳含量均勻一致。尤其是對(duì)于采用橡膠作成形劑的生產(chǎn)工藝來(lái)說(shuō)，更是如此，典型的是表面正常，而內(nèi)部滲碳。
無(wú)磁性所要求的兩相合金的碳區(qū)很窄，導(dǎo)致了實(shí)際生產(chǎn)控碳極為困難。
大體積制品在脫膠、燒結(jié)過(guò)程中防止開(kāi)裂的工藝技術(shù)難度很高。
有關(guān)無(wú)磁合金，特別是大型制品的信息一直被認(rèn)為是廠家的技術(shù)秘密，因而公開(kāi)的報(bào)道并不很多。本文結(jié)合多年工作實(shí)踐，介紹了采用真空燒結(jié)工藝制備大尺寸無(wú)磁硬質(zhì)合金模具的一些成功經(jīng)驗(yàn)。
2主要工藝方案的確定為我們制作的無(wú)磁合金模具的一個(gè)實(shí)例。其特點(diǎn)是尺寸大，厚壁；表面不能有任何缺陷；而且要求做到所有工作面不得有輕微磁性。很顯然本產(chǎn)品形狀比較簡(jiǎn)單，成形并不難；難點(diǎn)主要體現(xiàn)在控碳和燒結(jié)上。我們初試驗(yàn)了真空脫膠工藝，發(fā)現(xiàn)：對(duì)于真無(wú)磁硬質(zhì)合金模具示意圖空脫膠直接燒結(jié)工藝，雖然有節(jié)省能源，壓坯開(kāi)裂傾向少等優(yōu)點(diǎn)，但由于控碳困難，易導(dǎo)致燒坯碳的分布極不均。因此，我們認(rèn)為用普通橡膠工藝制作的大壓坯不宜采用真空脫膠燒結(jié)工藝。限于工藝條件，我們沒(méi)有試驗(yàn)氫氣燒結(jié)工藝。我們采用的工藝路線如所示。
要生產(chǎn)無(wú)磁合金，需首先確定合金的基本成分。限于工藝條件不可能一一試驗(yàn)，只能先做模擬試驗(yàn)。一方面既要保證獲得無(wú)磁性的硬質(zhì)合金，又要使合金具有良好的機(jī)械性能。根據(jù)的報(bào)道，為制取WC-Ni系無(wú)磁合金，除降低合金的總碳外，還需添加少量W或Mo和碳化物。我廠有多年生產(chǎn)N系列鑿巖硬質(zhì)合金（WC-Co-Ni）的經(jīng)驗(yàn)。
在生產(chǎn)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)控碳失敗出現(xiàn)脫碳時(shí)，就可能導(dǎo)致合金矯頑磁力為零，合金出現(xiàn)無(wú)磁性。為了摸索佳碳含量，我們按C/W=6.0另加少量Mo和Cr3C2來(lái)配料。按常規(guī)的工藝流程制備試樣。我們所用的成形劑為丁鈉橡膠。試樣分批在通微量甲烷氣的氫氣脫膠爐中排膠，燒結(jié)之前分析脫膠后的總碳，然后燒結(jié)。WC-12Ni無(wú)磁合金的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1.從表1可知：無(wú)磁合金理想的兩相區(qū)碳含量范圍是很窄的。我們終選定的C/W比為5.表1WC-12Ni無(wú)磁合金的機(jī)械性能f編號(hào)總碳含量/抗彎強(qiáng)度/MPa矯頑磁力。1-1備注脫碳，無(wú)磁無(wú)磁弱磁有磁不帶臺(tái)階的圓坯，經(jīng)140燥后上車床車削。顯而易見(jiàn)此法的另外的一個(gè)好處是：同一種壓坯可車成尺寸較小的圓坯。
33脫膠和預(yù)燒大型制品的脫膠是一個(gè)工藝技術(shù)性相當(dāng)強(qiáng)的工作。對(duì)于用橡膠做成形劑的大型無(wú)磁合金壓坯來(lái)說(shuō)，可以說(shuō)是非常關(guān)鍵的工序。1由核階處易產(chǎn)生和分層咿壓成nicpubr精控碳合理的工藝制度和較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
脫膠時(shí)升溫不能太快，因?yàn)椋海?）容易造成燒結(jié)制品碳的分布不均勻，典型的表現(xiàn)是表面脫碳，而芯部滲碳；（2）容易造成起泡；（3）容易造成制品開(kāi)裂。
分段控制H2+CH4混合氣體的比例及流通量是控制產(chǎn)品內(nèi)外碳含量是否均勻的關(guān)鍵。
我們實(shí)測(cè)了短時(shí)脫膠和延長(zhǎng)脫膠時(shí)間的樣品的碳含量和碳的分布，結(jié)果見(jiàn)。
脫膠時(shí)也要防止脫碳。當(dāng)溫度超過(guò)550°C以后，應(yīng)將H2+CH4混合氣體的流量調(diào)至小于0.5m1/h.如果CH4所占比例太高，超出某一范圍，很容易導(dǎo)致合金局部沿邊緣起皮。
我們還發(fā)現(xiàn)，如果脫膠后經(jīng)分析碳仍然偏高，可以通過(guò)返排使合金總碳降下來(lái)。返排的終溫度要在800 min這樣“碳損失”為0.跟生產(chǎn)所有大型制品一樣，若脫膠后不預(yù)燒，貝1燒結(jié)時(shí)極易開(kāi)裂。即使真空燒結(jié)時(shí)升溫很慢也難以避免。這是因?yàn)?，未預(yù)燒的壓坯在脫除成形劑后，強(qiáng)度很低，加上石墨電極加熱升溫速度較快，壓坯在收縮過(guò)程中難免產(chǎn)生裂紋。我們推薦的終預(yù)燒條件為34真空燒結(jié)大型壓坯的燒結(jié)技術(shù)性也很強(qiáng)，我們采用的是真空燒結(jié)工藝。涂料要求首先能夠防粘，其次要求不含石墨。否則易造成局部粘舟滲碳，使合金出現(xiàn)局部磁性。我們用自制的防粘涂料。涂料要刷得均勻平滑，以免影響收縮和引起變形。
燒結(jié)前好分析一下脫膠后壓坯的總碳（可用廢壓塊代替），總碳高的壓坯可返排直至達(dá)到要求。
真空燒結(jié)爐一般采用石墨電極加熱，由于鉬銠-鉬熱電偶在低溫時(shí)熱電勢(shì)太小導(dǎo)致40~800°C難以自動(dòng)控溫，因此燒結(jié)的開(kāi)始階段好采用手動(dòng)控溫，升溫速度要比普通合金慢以免開(kāi)裂，在1 000°C左右要保溫足夠時(shí)間以便碳氧反應(yīng)進(jìn)行完全。在1000~1280°C升溫也要慢些，以便在出現(xiàn)液相之前碳能夠充分?jǐn)U散均勻。典型燒結(jié)工藝流程圖如所示。
無(wú)磁硬質(zhì)合金典型燒結(jié)工藝流程由于生產(chǎn)無(wú)磁合金選用非飽和的WC碳較低，因此燒結(jié)溫度要高于普通的WC-Co粉，WC在Ni中的溶解度高于在純Co粘結(jié)硬質(zhì)合金。表2為總碳為5.31的WC-相中的溶解度；入的盒素較多1合0也在不同溫度下厲的機(jī)械性能表2燒結(jié)溫度對(duì)WC-10Ni無(wú)磁合金機(jī)械性能的影響t燒結(jié)溫度X：抗彎強(qiáng)度MPa密度-i-其工藝條件為：總碳531，恒溫150min 4結(jié)果分析經(jīng)檢驗(yàn)，我們生產(chǎn)的無(wú)磁合金完全達(dá)到了客戶要求。精磨后的產(chǎn)品也沒(méi)有任何缺陷。正常的無(wú)磁合金相組織如和所示。從中可以看出，本文所制作的無(wú)磁合金實(shí)際含有均勻分布的顯微n相。關(guān)于這種顯微n相，中作了論述。我們認(rèn)為無(wú)磁合金應(yīng)允許存在彌散分布的顯微n相。因?yàn)樵谝欢ㄏ薅葍?nèi)，它對(duì)合金的抗彎強(qiáng)度影響很小。
無(wú)磁合金的金相組織碳含量對(duì)合金機(jī)械性能的影響大，跟普通硬質(zhì)合金一樣，在其他工藝條件相同的情況下，合金總碳不同，機(jī)械性能相差很大。
從表1可知：在成分一定的情況下，有一臨界的碳含量。低于這個(gè)臨界點(diǎn)合金呈現(xiàn)無(wú)磁性，高于它則合金有磁。處于高碳側(cè)的合金抗彎強(qiáng)度較高。當(dāng)合金總碳位于低碳側(cè)時(shí)，合金的硬度和密度較高?？偺嫉陀?. 10時(shí)，合金已經(jīng)嚴(yán)重脫碳，抗彎強(qiáng)度急劇降低。上述結(jié)果表明，要實(shí)現(xiàn)合金完全無(wú)磁，需犧牲部分強(qiáng)度。這與報(bào)道是有出入的，關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，有待以后進(jìn)一步研究。
無(wú)磁合金中的顯微n相燒結(jié)溫度對(duì)合金的性能也有很大的影響。從表2可知：隨著燒結(jié)溫度的升高，合金的密度和抗彎強(qiáng)度是上升的，而硬度降低得并不明顯。這可能是由于隨著溫度的升高，粘結(jié)相中溶入的合金元素增多。另外，加入的碳化物可能還有阻礙碳化鎢晶粒長(zhǎng)大的作用。
2H2，甲烷都有一對(duì)應(yīng)的平衡濃度，高出這個(gè)濃度，甲烷將導(dǎo)致合金增碳。在鎳的催化作用下，增碳首先從壓坯角尖邊緣開(kāi)始，一旦進(jìn)行，則很快加深，從而析出碳粒子。沉積過(guò)多的碳粒子連片后，使合金在預(yù)燒后就發(fā)生局部膨脹。實(shí)際上，合金已經(jīng)割裂，燒結(jié)導(dǎo)致的收縮使這一隱性割裂變成起皮，合金只得報(bào)廢。
5結(jié)束語(yǔ)空燒結(jié)的工藝條件下，嚴(yán)格控碳是制造無(wú)磁合金的關(guān)鍵。大型制品的預(yù)燒是防止開(kāi)裂的有效的措施。我們所制作的產(chǎn)品已經(jīng)銷往歐洲，并得到了客戶的肯定。
試驗(yàn)與研究?jī)纱翁蓟ㄖ迫〖?xì)顆粒碳化鉭的工藝研究湯仁中（株洲硬質(zhì)合金廠鉭鈮制品分廠，湖南株洲41200⑴了探討，結(jié)果表明：用硬質(zhì)合金球作介質(zhì)、帶硬質(zhì)合金襯板的球磨機(jī)代替高效粉碎機(jī)制粉，不僅可以明顯降低產(chǎn)品粒度，而且能有效降低產(chǎn)品中的鐵含量；采用新的工藝參數(shù)批量生產(chǎn)碳化鉭，粒度細(xì)、雜質(zhì)含量低，其質(zhì)量能滿足硬質(zhì)合金工業(yè)的需要。
碳化鉭硬度大、熔點(diǎn)高、高溫性能好，主要用作硬質(zhì)合金添加劑，成為僅次于電子工業(yè)用鉭的第二大用戶。硬質(zhì)合金中添加碳化鉭能抑制硬質(zhì)合金晶粒的長(zhǎng)大，使其綜合性能得到顯著提高。
隨著高新技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)硬質(zhì)合金的質(zhì)量和品種都提出了越來(lái)越高的要求。細(xì)顆?；虺?xì)顆粒的碳化鎢的生產(chǎn)和使用越來(lái)越多，為適應(yīng)細(xì)顆粒及超細(xì)顆粒碳化鎢的要求，碳化鉭的粒度要求更細(xì)，其雜質(zhì)含量要求也越來(lái)越低。在國(guó)外，已大量使用細(xì)顆粒碳
