硬质合金生产中的质量控制
肖 鹏，张 波
【摘 要】文章总结了硬质合金生产中可能造成脏化的因素，主要包括原辅材料的脏化、金属杂质的脏化，氧化物颗粒的脏化、成型剂的脏化和烧结工艺的脏化等。从理论和生产实际的角度分析了造成脏化的原因，并针对不同类型的脏化，提出了不同的解决方案。 【期刊名称】湖南有色金属 【年(卷),期】2009(025)003 【总页数】4
【关键词】硬质合金；脏化；混合料；质量控制；烧结工艺
WC／Co类硬质合金的性能主要取决于WC的晶粒尺寸、Co含量和合金的组织结构，在实际生产中，前两个方面的可设计性较强，受整个生产过程的影响较小，而后者却受生产过程的影响较大，如在合金生产中经常遇到的脏化问题。硬质合金产品脏化孔洞的存在会显著降低合金的性能，严重影响合金产品的使用。作为硬质合金生产的最关键的工序之一就是混合料的制备，只有在保证了性能良好的混合料的基础上才能生产出高性能的硬质合金产品，如果硬质合金混合料在生产过程中已经产生了脏化，则在后续的生产过程中是无法改正，最终将会在烧结成品中留下脏化孔洞，降低硬质合金的性能，如果严重的话，将会直接导致成品成为废品。因此，对硬质合金混合料脏化的原因进行分析总结，以此指导硬质合金生产工艺的改进是非常有必要的。另外，正确与合理的烧结工艺是生产高质量硬质合金产品的基本保证，任何合金产品经过烧结之后就已成定局，如果再排出成型剂的过程中存在质量问题，尤其是存在孔洞则无法采
用任何其它手段来加以纠正，因此烧结工艺的控制也是合金产品质量控制的一个关键点。现总结硬质合金生产过程中导致产品发生脏化的原因，并结合实际生产提出一些解决方案，以减少硬质合金产品脏化的现象，提高合金产品的质量和性能的稳定性。
1 原辅材料的脏化
保证硬质合金产品具有良好性能的前提条件是使用高质量的原料。YG类硬质合金生产主要用到的原料是WC粉和 Co粉，另外还有一些如TaC、Cr3C2和W粉等添加剂，保证原料的纯度和粒度，严格杜绝原料中带来的任何形态的脏化。原料的脏化来源较广，有在制备 WC过程中其原料 APT的脏化，也有 WC生产工艺上如还原、碳化、破碎等过程中的脏化，还有在运输和转移过程中产生的脏化，在WC粉中发现的石墨粒子如图 1所示。因此，在混合料配料之前要对各种原料进行严格检验，规范管理。
硬质合金混合料的生产过程中用到一些辅助材料，如湿磨介质如酒精，成型剂如石蜡、橡胶和溶剂汽油等，这些都是有可能会携带有杂质粒子使混合料产生脏化，因此在实际生产过程中，对混合料的湿磨卸料时要使料浆通过320目的筛网，这样就可以把大于40μm的脏化粒子过滤掉，甚至有些企业要求湿磨料浆通过 500目的筛网来排出更小的脏化粒子。此外在制胶过程中也要使用过滤的方法过滤橡胶溶液，保证橡胶溶液中不带有大于 40μm的脏化粒子，并在这些过程中经常检查筛网，保证使用的筛网是完好无损的。
2 金属杂质的脏化
金属杂质主要是由硬质合金生产中使用的设备或器皿引入的，比如混合料湿磨时球磨桶被擦削混入的金属粉屑，混合料过筛时使用的筛网破碎，以及设备由
于腐蚀、老化等原因引入的铁屑等都可以造成硬质合金的脏化。大多数金属杂质如铁屑的熔点均低于硬质合金的烧结温度，且杂质和硬质合金主体收缩程度不同，并使粘结相 Co相受到破坏，粘结性和润湿性变差，组织收缩不良，从而产生了孔洞。原料中的筛网屑、钴屑、湿磨机筒内壁磨损而掉入的铁屑经长时间研磨，不断延展和细化，卸料时筛网稍有破裂，便会带入到混合料中，造成脏化，此类脏化在烧结后的合金中主要留下的是针状孔洞，并且这种孔洞边缘整齐，没有残渣，具有金属光泽亮点。而在湿磨工序之后，因筛网破裂或装筛方法不当，以及在设备中没有清理干净或磨损掉入的筛网屑、焊屑和铁屑等造成的脏化在烧结后多呈圆孔或有棱角不规则的孔洞，如图 2所示。
筛网破碎是最主要引入金属杂质的因素。因此平时应注意检查筛网的使用情况，注意规范装筛和卸料时的操作工艺，同时应经常检查设备的腐蚀、老化情况。
3 氧化颗粒的脏化
氧化颗粒主要是由于粉料在制备或贮运过程中吸水，在后续的干燥过程中氧化结块而成。干燥器没有清理干净，再生料带入混合料中的氧化物块也是造成此类脏化的原因之一。
氧化块料及氧化颗粒料造成脏化的原因是由于氧化块料及氧化颗粒料的密度及硬度较大，压制时难于破碎变形，其周围密度较疏松，在烧结过程中产生不同的收缩程度，因此造成合金内部出现孔洞。同时在高温条件下，硬质合金组织中的游离碳与氧化颗粒发生反应生成 CO，随着温度的升高，CO将弥散在合金中而无法从体系内逸出，合金冷凝固化后也就形成了孔洞。此类孔洞通常较小，但数量一般较多，通常形成 A类孔洞，如图 3所示。另外，由于氧化块料及氧化颗粒在烧结过程中，必须从周围组织中夺碳还原，如果氧化块料及氧化颗粒
硬质合金生产中的质量控制
