Menu Kandungan
● Proses Pengeluaran Karbida Sement: Gambaran Keseluruhan
>> 1. Penyediaan bahan mentah
>> 2. Penggabungan Serbuk & Pengilangan
>> 3. Membentuk
>> 4. Sintering
>> 5. Post-pemprosesan
● Sains Sintering: Kerosakan Tahap demi Peringkat
>> Tahap 1: Debinding & Pra-sintering (400 ° C-800 ° C)
>> Tahap 2: Sintering fasa pepejal (800 ° C-1300 ° C)
>> Peringkat 3: Sintering fasa cecair (1400 ° C-1500 ° C)
>> Peringkat 4: Penyejukan Kawalan
● Teknologi Sintering Advanced
>> 1. Sintering vakum vs sintering hidrogen
>> 2. Integrasi Sinter-Hip
● Kawalan kualiti karbida bersepadu
>> Kecacatan & penyelesaian biasa
● Kesimpulan
● Soalan Lazim
>> 1. Suhu apa yang digunakan untuk sintering fasa cecair WC-CO?
>> 2. Berapa lamakah kitaran sintering keseluruhan?
>> 3. Kenapa vakum digunakan bukan udara ambien?
>> 4. Apakah peranan kobalt dalam karbida simen?
>> 5. Berapa banyak pengecutan berlaku semasa sintering?
● Petikan:
Pengeluaran karbida bersemangat sangat bergantung pada sintering - proses penyatuan haba yang mengubah serbuk Tungsten karbida dan pengikat logam ke dalam komponen ultra keras, tahan haus. Artikel ini meneroka sains di sebalik sintering, peringkat kritikalnya, dan bagaimana ia mengintegrasikan ke dalam aliran kerja pembuatan karbida moden.
Proses Pengeluaran Karbida Sement: Gambaran Keseluruhan
Pembuatan karbida simen melibatkan lima peringkat yang saling berkaitan:
1. Penyediaan bahan mentah
- Serbuk Tungsten Carbide (WC) dan kobalt (CO) adalah tepat ditimbang dalam nisbah antara 3% hingga 25% kobalt [6] [9].
- Aditif seperti Titanium Carbide (Tic) boleh dimasukkan untuk aplikasi khusus [6].
2. Penggabungan Serbuk & Pengilangan
- Serbuk menjalani penggilingan basah dalam alkohol selama 24-48 jam untuk mencapai homogeniti [9].
- Pengeringan semburan menghasilkan granul yang mengalir bebas yang sesuai untuk menekan [9].
3. Membentuk
-Menekan: Tekanan hidraulik menggunakan tekanan 200-400 MPa untuk membuat 'hijau ' padat pada 50-60% ketumpatan teoretikal [4].
- Pencetakan suntikan: Digunakan untuk geometri kompleks, yang memerlukan pengikat organik 8-15% [11].
4. Sintering
- Proses teras mencapai kepekaan penuh melalui kitaran pemanasan terkawal [1] [3] [12].
5. Post-pemprosesan
- Pengisaran dengan roda berlian mencapai toleransi peringkat mikron [9].
- Lapisan pemendapan wap fizikal (PVD) meningkatkan sifat permukaan [9].
Sains Sintering: Kerosakan Tahap demi Peringkat
Tahap 1: Debinding & Pra-sintering (400 ° C-800 ° C)
Proses utama:
- Penyingkiran lilin: pengikat parafin/PEG terurai ke dalam co₂ dan h₂o wap [4] [11].
- Pengurangan oksida: atmosfera hidrogen mengurangkan oksida permukaan pada zarah WC/Co [12].
- Kawalan karbon: Pengurusan atmosfera yang tepat menghalang pembentukan η-fasa (CO₃W₃C) [11].
| Parameter |
nilai biasa |
kesan |
| Kadar pemanasan |
2-5 ° C/min |
Menghalang pembentukan retak |
| Tahan masa |
1-2 jam |
Memastikan penyingkiran pengikat lengkap |
Tahap 2: Sintering fasa pepejal (800 ° C-1300 ° C)
Perubahan Bahan:
- Ikatan penyebaran: zarah WC membangunkan leher intergranular melalui penyebaran permukaan [3] [5].
- Permulaan pengecutan: Perubahan dimensi linear mencapai 10-12%[5].
- Morfologi liang: keliangan terbuka berkurangan dari 25% hingga <5% [7].
Faktor Kawalan Kritikal:
- Tahap vakum: dikekalkan pada 10 -2-10 -3 mbar untuk mencegah pengoksidaan [8] [10]
- Keseragaman suhu: ± 5 ° C merentasi zon panas relau [10]
Peringkat 3: Sintering fasa cecair (1400 ° C-1500 ° C)
Proses Dinamik:
1. Cobalt cair pada 1495 ° C, membentuk matriks logam [3] [10]
2. Angkatan kapilari mendorong penghapusan liang melalui penyusunan semula zarah [5]
3. Biji-bijian WC tumbuh melalui pematangan Ostwald (saiz purata meningkat 30-50%) [7]
Hasil Prestasi:
| Harta |
Pra-Sintering |
Post-sintering |
| Kekerasan |
300 hv |
1400-1800 HV |
| Ketumpatan |
9-10 g/cm³ |
14-15 g/cm³ |
| TRS* |
<200 MPa |
2000-4000 MPa |
Peringkat 4: Penyejukan Kawalan
Penyejukan perlahan (penyejukan relau):
- Kadar: 5-10 ° C/min
- Menghasilkan struktur kasar (ketangguhan yang lebih baik) [7]
Penyejukan cepat (pelindapkejutan gas):
- Kadar: 50-100 ° C/min
- Mewujudkan struktur halus (kekerasan yang lebih tinggi) [10]
Tekan isostatik panas (pinggul):
- menggunakan tekanan argon 100 mpa semasa penyejukan
- Menghapuskan keliangan sisa (<0.01%) [8]
Teknologi Sintering Advanced
1. Vakum sintering vs hidrogen sintering
| parameter |
vakum sintering |
hidrogen sintering |
| Atmosfera |
10-3-10 ⁻⁴ mbar |
H₂ di bar 1-2 |
| Kawalan Karbon |
± 0.02% |
± 0.05% |
| Kemasan permukaan |
Seperti cermin |
Matte |
| Aplikasi |
Alat ketepatan |
Alat perlombongan |
2. Integrasi Sinter-Hip
Menggabungkan sintering dan menekan isostatik panas dalam satu kitaran:
1. Sintering vakum awal pada 1400 ° C
2. Tekanan argon hingga 50-100 bar semasa penyejukan [8] [11]
3. Mencapai ketumpatan teori 99.99%
Kawalan kualiti karbida bersepadu
Kecacatan & penyelesaian sintering biasa menyebabkan
| pemulihan |
menyebabkan |
pemulihan |
| Lepuh |
Gas terperangkap |
Tingkatkan Dewaxing, gunakan pra-sintering melangkah |
| POLEH COBALT |
Pemanasan yang tidak sekata |
Mengoptimumkan profil suhu relau |
| Kehilangan karbon |
Vakum yang berlebihan |
Memperkenalkan suasana yang mengandungi karbon |
| η-fasa |
Kandungan karbon rendah |
Laraskan keseimbangan karbon serbuk |
Kesimpulan
Proses sintering mengubah serbuk tungsten karbida dan kobalt menjadi salah satu bahan paling sukar manusia melalui pengurusan haba yang tepat. Dari komponen aeroangkasa hingga bit gerudi minyak, industri moden bergantung pada teknik metalurgi kuno yang disempurnakan melalui relau vakum dan kawalan komputer. Sebagai kemajuan pembuatan bahan tambahan, sintering kekal sebagai asas pengeluaran karbida yang disusun - bukti peranannya yang tidak dapat digantikan dalam kejuruteraan bahan.
Soalan Lazim
1. Suhu apa yang digunakan untuk sintering fasa cecair WC-CO?
Sintering fasa cecair berlaku antara 1400 ° C dan 1500 ° C, di mana kobalt cair untuk membentuk matriks mengikat [3] [5] [10].
2. Berapa lamakah kitaran sintering keseluruhan?
Masa kitaran biasa berkisar antara 18-36 jam, termasuk pemanasan, sintering, dan penyejukan terkawal [4] [10].
3. Kenapa vakum digunakan bukan udara ambien?
Vakum menghalang pengoksidaan dan membolehkan kawalan karbon yang tepat melalui pelarasan tekanan separa [8] [11].
4. Apakah peranan kobalt dalam karbida simen?
Kobalt bertindak sebagai pengikat logam (6-25% mengikut berat), menentukan keseimbangan antara kekerasan dan ketangguhan [6] [9].
5. Berapa banyak pengecutan berlaku semasa sintering?
Pengecutan linear berkisar antara 15-25%, yang memerlukan pampasan reka bentuk yang berhati-hati [5] [9].
Petikan:
[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-sinter-tungsten-carbide
[4] https://www.carbide-products.com/blog/sintered-tungsten-carbide-components/
[5] https://www.zzbetter.com/new/the-process-of-sintering-tungsten-carbide.html
[6] https://www.zgcccarbide.com/news/the-manufacturing-process-of-cemented-carbide-inserts:-a-comprehensive-guide-39.html
[7] https://www.linkedin.com/pulse/common-defects-causes-tungsten-carbide-sintering-nancy-xia
[8] https://www.vacfurnace.com/vacuum-furnace-news/sintering-process-of-cemented-carbide/
[9] https://www.betalentcarbide.com/production-process-of-cemented-carbide-bade.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-stages-tungsten-carbide-sintering-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/the-manufacturing-process-of-cemented-carbide-inserts:-a-comprehensive-guide-39.html
[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/S22 14860423000 234
[31] https://www.heattreattoday.com/an-overview-of-cemented-carbide-sintering/
[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-sintering-vs-pressureless-sintering.html
[35] https://www.everloy-cemented-carbide.com/en/column/782/
[36] https://www.retopz.com/57-frequly-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[37] https://www.twi-global.com/technical-nowledge/faqs/what-is-sintering
[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/nowledge/faq.html
[41] https://www.practicalmachinist.com/forum/threads/carbide-question.86468/post-164612
[42] https://blog.entegris.com/the-future-of-leilicon-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/wo200301010350a1/en
[46] https://www.linkedin.com/pulse/carbiderod-production-process-forming-cemented-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-manufacturing/
[49] https://www.linkedin.com/pulse/sintering-methods-silicon-carbide-zhiming-leng
[50] https://www.mascera-tec.com/news/common-sintering-processes-for-silicon-carbide-ceramics
