Μενού περιεχομένου
● Διαδικασία παραγωγής καρβιδίου τσιμέντου: Επισκόπηση
>> 1. Προετοιμασία πρώτων υλών
>> 2. Μίξιμο σκόνης & άλεση
>> 3.
>> 4.
>> 5.
● Η επιστήμη της πυροσυσσωμάτω
>> Στάδιο 1: Debinding & Pre-Stening (400 ° C-800 ° C)
>> Στάδιο 2: Συρία στερεάς φάσης (800 ° C-1300 ° C)
>> Στάδιο 3: Υποχρηματοδότηση υγρής φάσης (1400 ° C-1500 ° C)
>> Στάδιο 4: Ελεγχόμενη ψύξη
● Προχωρημένες τεχνολογίες
>> 1.
>> 2. Ενσωμάτωση Sinter-Hip
● Έλεγχος ποιότητας καρβιδίου τσιμέντου
>> Κοινά ελαττώματα και λύσεις
● Σύναψη
● Συχνές ερωτήσεις
>> 1. Ποια θερμοκρασία χρησιμοποιείται για την πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης του WC-CO;
>> 2. Πόσο καιρό παίρνει ολόκληρος ο κύκλος πυροσυσσωμάτωσης;
>> 3. Γιατί χρησιμοποιείται κενό αντί για αέρα περιβάλλοντος;
>> 4. Ποιος είναι ο ρόλος του κοβαλτίου σε τσιμεντοειδές καρβίδιο;
>> 5. Πόση συρρίκνωση συμβαίνει κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης;
● Αναφορές:
Η παραγωγή καρβιδίου τσιμέντου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την πυροσυσσωμάτωση - μια διαδικασία θερμικής ενοποίησης που μετασχηματίζει τη σκόνη καρβίδιο βολφραμίου και μεταλλικά συνδετικά σε εξαιρετικά σκληρά, ανθεκτικά στη φθορά εξαρτήματα. Αυτό το άρθρο διερευνά την επιστήμη πίσω από την συσσώρευση, τα κρίσιμα στάδια της και τον τρόπο με τον οποίο ενσωματώνεται σε σύγχρονες ροές εργασίας κατασκευής καρβιδίου.
Διαδικασία παραγωγής καρβιδίου τσιμέντου: Επισκόπηση
Η κατασκευή του τσιμεντοκανικού καρβιδίου περιλαμβάνει πέντε διασυνδεδεμένα στάδια:
1. Προετοιμασία πρώτων υλών
- Η σκόνη καρβιδίου βολφραμίου (WC) και το συνδετικό του κοβαλτίου (CO) ζυγίζονται ακριβώς σε αναλογίες που κυμαίνονται από 3% έως 25% κοβάλτιο [6] [9].
- Τα πρόσθετα όπως το καρβίδιο του τιτανίου (TIC) μπορούν να συμπεριληφθούν για εξειδικευμένες εφαρμογές [6].
2. Μίξιμο σκόνης & άλεση
- Οι σκόνες υποβάλλονται σε υγρή άλεση σε αλκοόλ για 24-48 ώρες για να επιτύχουν ομοιογένεια [9].
- Η ξήρανση με ψεκασμό δημιουργεί κόκκους ελεύθερης ροής ιδανικών για την πίεση [9].
3.
-Πιέστε: Οι υδραυλικές πιέσεις εφαρμόζουν την πίεση 200-400 MPa για να δημιουργήσουν συμπιέσεις 'πράσινο ' σε 50-60% θεωρητική πυκνότητα [4].
- Χύτευση με έγχυση: Χρησιμοποιείται για σύνθετες γεωμετρίες, που απαιτούν 8-15% οργανικά συνδετικά [11].
4.
- Η διαδικασία πυρήνα που επιτυγχάνει πλήρη πυκνότητα μέσω ελεγχόμενων κύκλων θέρμανσης [1] [3] [12].
5.
- Η λείανση με τροχούς διαμαντιών επιτυγχάνει ανοχές σε επίπεδο μικρών [9].
- Οι επικαλύψεις φυσικής εναπόθεσης ατμών (PVD) ενισχύουν τις ιδιότητες της επιφάνειας [9].
Η επιστήμη της πυροσυσσωμάτω
Στάδιο 1: Debinding & Pre-Stening (400 ° C-800 ° C)
Βασικές διαδικασίες:
- Απομάκρυνση κεριών: Οι συνδετικές παραφίνης/PEG αποσυντίθενται σε ατμοί CO₂ και H₂O [4] [11].
- Μείωση οξειδίου: Η ατμόσφαιρα υδρογόνου μειώνει τα οξείδια της επιφάνειας σε σωματίδια WC/CO [12].
- Έλεγχος άνθρακα: Η ακριβής διαχείριση της ατμόσφαιρας εμποδίζει τον σχηματισμό της φάσης (CO₃W₃C) [11].
| Παράμετρος |
Τυπική |
επίδραση τιμής |
| Ρυθμός θέρμανσης |
2-5 ° C/λεπτό |
Αποτρέπει τον σχηματισμό ρωγμών |
| Ώρα συγκράτησης |
1-2 ώρες |
Εξασφαλίζει πλήρη αφαίρεση συνδετικού υλικού |
Στάδιο 2: Συρία στερεάς φάσης (800 ° C-1300 ° C)
Αλλαγές υλικών:
- Σύνδεση διάχυσης: Τα σωματίδια WC αναπτύσσουν διασταυρωμένους λαιμούς μέσω της διάχυσης της επιφάνειας [3] [5].
- Αρχή συρρίκνωσης: Οι γραμμικές μεταβολές διαστάσεων φθάνουν στο 10-12%[5].
- Μορφολογία πόρων: Το ανοιχτό πορώδες μειώνεται από 25% σε <5% [7].
Κρίσιμοι παράγοντες ελέγχου:
- Επίπεδο κενού: Διατηρήθηκε στα 10-10 -2mbar -3 για να αποφευχθεί η οξείδωση [8] [10]
- Η ομοιομορφία θερμοκρασίας: ± 5 ° C σε όλη τη ζώνη του κλιβάνου [10]
Στάδιο 3: Υποχρηματοδότηση υγρής φάσης (1400 ° C-1500 ° C)
Δυναμική διαδικασίας:
1. Το κοβάλτιο λιώνει στους 1495 ° C, σχηματίζοντας μια μεταλλική μήτρα [3] [10]
2. Οι τριχοειδείς δυνάμεις οδηγούν την εξάλειψη των πόρων μέσω της αναδιάταξης των σωματιδίων [5]
3. Οι κόκκοι WC αναπτύσσονται μέσω ωρίμανσης Ostwald (το μέσο μέγεθος αυξάνεται 30-50%) [7]
Αποτελέσματα απόδοσης:
| ακινήτων |
προ- αλληλεπίδραση |
Περιεχόμενα |
| Σκληρότητα |
300 HV |
1400-1800 HV |
| Πυκνότητα |
9-10 g/cm³ |
14-15 g/cm³ |
| TRS* |
<200 MPa |
2000-4000 MPa |
Στάδιο 4: Ελεγχόμενη ψύξη
Αργή ψύξη (ψύξη φούρνου):
- Βαθμολογία: 5-10 ° C/λεπτό
- Παράγει χονδροειδές δομή (καλύτερη σκληρότητα) [7]
Ταχεία ψύξη (σβήσιμο αερίου):
- Ποσοστό: 50-100 ° C/λεπτό
- Δημιουργεί λεπτόκοκκο δομή (υψηλότερη σκληρότητα) [10]
Hot Isostatic Pressing (ισχίο):
- Εφαρμόζει 100 MPa πίεση αργού κατά τη διάρκεια της ψύξης
- Εξαλείφει το υπολειμματικό πορώδες (<0,01%) [8]
Προχωρημένες τεχνολογίες
1. Συσσωμάτωση κενού έναντι υδρογόνου
| παραμέτρου παραμέτρου κενού |
πυροσυσσωμάτωσης |
υδρογόνου |
| Ατμόσφαιρα |
10-3-10⁻⁴ mbar |
H₂ σε 1-2 bar |
| Έλεγχος άνθρακα |
± 0,02% |
± 0,05% |
| Φινίρισμα επιφάνειας |
Καθρέφτης |
Ματ |
| Αιτήσεις |
Εργαλεία ακρίβειας |
Εργαλεία εξόρυξης |
2. Ενσωμάτωση Sinter-Hip
Συνδυάζει την πυροσυσσωμάτωση και την καυτή ισοστατική πίεση σε έναν κύκλο:
1. Αρχική πυροσυσσωμάτωση κενού στους 1400 ° C
2. Πίεση αργού σε 50-100 bar κατά τη διάρκεια της ψύξης [8] [11]
3. Επιτυγχάνει 99,99% θεωρητική πυκνότητα
Έλεγχος ποιότητας καρβιδίου τσιμέντου
Τα κοινά ελαττώματα πυροσυσσωμάτωσης και
| ελαττώματα λύσεων |
προκαλούν |
αποκατάσταση |
| Κυψέλες |
Παγιδευμένα αέρια |
Βελτιώστε το Dewaxing, χρησιμοποιήστε το βήμα |
| Συγκέντρωση κοβαλτίου |
Ανώμαλη θέρμανση |
Βελτιστοποιήστε το προφίλ θερμοκρασίας του κλιβάνου |
| Απώλεια άνθρακα |
Υπερβολικό κενό |
Εισαγάγετε ατμόσφαιρα που περιέχει άνθρακα |
| η φάση |
Περιεκτικότητα σε άνθρακα |
Ρυθμίστε την ισορροπία άνθρακα σε σκόνη |
Σύναψη
Η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης μετατρέπει το καρβίδιο βολφραμίου και το κοβάλτιο σε ένα από τα σκληρότερα υλικά της ανθρωπότητας μέσω ακριβούς θερμικής διαχείρισης. Από τα εξαρτήματα της αεροδιαστημικής έως τα τρυπάνια πετρελαίου, η σύγχρονη βιομηχανία βασίζεται σε αυτή την αρχαία μεταλλουργική τεχνική που τελειοποιείται μέσω των φούρνων κενού και των ελέγχων υπολογιστών. Ως πρόοδοι κατασκευής προσθέτων, η πυροσυσσωμάτωση παραμένει ο ακρογωνιαίος λίθος της παραγωγής καρβιδίου τσιμέντου - μια απόδειξη για τον αναντικατάστατο ρόλο της στη μηχανική των υλικών.
Συχνές ερωτήσεις
1. Ποια θερμοκρασία χρησιμοποιείται για την πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης του WC-CO;
Η πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης συμβαίνει μεταξύ 1400 ° C και 1500 ° C, όπου το κοβάλτιο λιώνει για να σχηματίσει τη μήτρα δέσμευσης [3] [5] [10].
2. Πόσο καιρό παίρνει ολόκληρος ο κύκλος πυροσυσσωμάτωσης;
Οι τυπικοί χρόνοι κύκλου κυμαίνονται από 18-36 ώρες, συμπεριλαμβανομένης της θέρμανσης, της πυροσυσσωμάτωσης και της ελεγχόμενης ψύξης [4] [10].
3. Γιατί χρησιμοποιείται κενό αντί για αέρα περιβάλλοντος;
Το κενό αποτρέπει την οξείδωση και επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο του άνθρακα μέσω των ρυθμίσεων μερικής πίεσης [8] [11].
4. Ποιος είναι ο ρόλος του κοβαλτίου σε τσιμεντοειδές καρβίδιο;
Το κοβάλτιο δρα ως μεταλλικό συνδετικό υλικό (6-25% κατά βάρος), καθορίζοντας την ισορροπία μεταξύ σκληρότητας και σκληρότητας [6] [9].
5. Πόση συρρίκνωση συμβαίνει κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης;
Η γραμμική συρρίκνωση κυμαίνεται από 15-25%, απαιτώντας προσεκτική αποζημίωση σχεδιασμού [5] [9].
Αναφορές:
[1] https://grafhartmetall.com/en/sinter-process-of-tungsten-carbide/
[2] https://www.notoalloy.co.jp/english/product/ccpp.html
[3] https://kindle-tech.com/faqs/how-do-you-ninter-tungsten-carbide
[4] https://www.carbide-products.com/blog/sintered-tungsten-carbide-components/
[5] https://www.zzbetter.com/new/the-process-of-intering-tungsten-carbide.html
[6] https://www.zgcccarbide.com/news/
[7] https://www.linkedin.com/pulse/common-defects-causes-tungsten-carbide-niny-nancy-xia
[8] https://www.vacfurnace.com/vacuum-furnace-news/sintering-process-of-cemented-carbide/
[9] https://www.betalentcarbide.com/production-process-of-bemed-carbide-blade.html
[10] https://www.bangerter.com/en/tungsten-carbide/manufacturing-process
[11] https://www.tav-vacuumfurnaces.com/blog/74/en/sintering-of-cemented-carbide-a-user-friendly-overview-pt-1
[12] https://www.linkedin.com/pulse/four-basic-tages-tungsten-carbide-process-nancy-xia
[13] https://www.sciencedirect.com/topics/chemical-engineering/sintered-carbide
[14] https://www.tav-vacuumfurnaces.com/blog/74/en/sintering-of-cemented-carbide-a-user-friendly-overview-pt-1
[15] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s027288422401277x
[16] https://www.zgcccarbide.com/news/
[17] https://video.ceradir.com/what-does-sintering-mean-sintering-process-easily-explained.html
[18] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/hard-metal/process.html
[19] https://www.youtube.com/watch?v=z5327SSM6G0
[20] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s026343681830533x
[21] https://allaboutsintering.com/4-sintering-processes-for-silicon-carbide/
[22] https://www.everloy-cemented-carbide.com/en/process
[23] https://www.ceratizit.com/int/en/company/passion-for-cemented-carbide-/production.html
[24] https://www.mmc-carbide.com/permanent/courses/91/cemented-carbides.html
[25] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s0254058417301712
[26] https://repository.up.ac.za/bitstream/handle/2263/24896/03chapter3.pdf
[27] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s0263436811000333
[28] https://www.mdpi.com/2073-4352/15/2/146
[29] https://www.shutterstock.com/search/cemented-carbide
[30] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s2214860423000234
[31] https://www.heattreattoday.com/an-overview-of-cemented-carbide-stines/
[32] https://www.mmc.co.jp/corporate/en/news/2024/news20240529.html
[33] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s0032591023008367
[34] https://www.preciseceramic.com/blog/silicon-carbide-reaction-peraction-vs-pressureless-intering.html
[35] https://www.everloy-cemented-carbide.com/en/column/782/
[36] https://www.retopz.com/57-frequally-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[37] https://www.twi-global.com/technical-knowledge/faqs/what-is-intering
[38] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[39] https://www.carbide-products.com/blog/sintered-tungsten-carbide-components/
[40] https://www.everloy-cemented-carbide.com/en/knowledge/faq.html
[41] https://www.practicalmachinist.com/forum/threads/carbide-question.86468/post-164612
[42] https://blog.entegris.com/the-future-of-silicon-carbide-manufacturing-innovations-and-techniques
[43] https://en.wikipedia.org/wiki/sintering
[44] https://www.notoalloy.co.jp/english/product/ccpp.html
[45] https://patents.google.com/patent/wo2003010350a1/en
[46] https://www.linkedin.com/pulse/carbiderod-production-process-forming-carbide-
[47] https://sumitomoelectric.com/sites/default/files/2020-12/download_documents/73-08.pdf
[48] https://grafhartmetall.com/en/sintering-in-tungsten-carbide-part-manuacturing/
[49] https://www.linkedin.com/pulse/sintering-methods-silicon-carbide-zhiming-peng
[50] https://www.mascera-tec.com/news/common-sintering-processes-for-silicon-carbide-ceramics
