Контент меню
● Цементированный процесс производства карбида: обзор
>> 1. Подготовка сырья
>> 2. Смешивание порошка и фрезерование
>> 3. Формирование
>> 4. спекание
>> 5. Пост-обработка
● Наука о спекании: съемный разрыв
>> Этап 1: Дебютирование и предварительное сгруппирование (400 ° C-800 ° C)
>> Стадия 2: Стояние твердофазного (800 ° C-1300 ° C)
>> Стадия 3: спекание жидкости (1400 ° C-1500 ° C)
>> Этап 4: Контролируемое охлаждение
● Усовершенствованные технологии спекания
>> 1. Вакуумный спекание против водородного спекания
>> 2. Интеграция Sinter-Hip
● Центированный контроль качества карбида
>> Общие дефекты и решения спекания
● Заключение
● Часто задаваемые вопросы
>> 1. Какая температура используется для спекания жидкости WC-CO?
>> 2. Сколько времени занимает весь спекающий цикл?
>> 3. Почему вакуум используется вместо окружающего воздуха?
>> 4. Какова роль кобальта в цементированном карбиде?
>> 5. Сколько усадки происходит во время спекания?
● Цитаты:
Цементированное производство карбида в значительной степени зависит от спекания - процесс тепловой консолидации, который трансформирует порошковую Карбид вольфрама и металлические связующие в ультраудушные, устойчивые к износу компоненты. В этой статье исследуется наука, стоящая за спеканием, ее критические этапы и то, как она интегрируется в современные рабочие процессы производства карбида с цементированным карбидом.
Цементированный процесс производства карбида: обзор
Производство цементированного карбида включает в себя пять взаимосвязанных этапов:
1. Подготовка сырья
- Связушку карбида вольфрама (WC) и кобальт (CO), точно взвешены в соотношениях в диапазоне от 3% до 25% кобальта [6] [9].
- Досады, такие как карбид титана (TIC), могут быть включены для специализированных применений [6].
2. Смешивание порошка и фрезерование
- Порошки подвергаются влажному фрезеру в алкоголе в течение 24-48 часов для достижения однородности [9].
- Высыхание распыления создает свободные гранулы, идеально подходящие для прессования [9].
3. Формирование
-Нажатие: гидравлические прессы применяют давление 200-400 МПа для создания 'зеленых компактов при 50-60% теоретической плотности [4].
- Инъекционное формование: используется для сложных геометрий, требующих 8-15% органических связующих [11].
4. спекание
- Основной процесс, достигающий полного уплотнения с помощью контролируемых циклов нагрева [1] [3] [12].
5. Пост-обработка
- Шлифование с алмазными колесами достигает допусков на уровне микрон [9].
- Физическое осаждение паров (PVD) покрытия улучшают свойства поверхности [9].
Наука о спекании: съемный разрыв
Этап 1: Дебютирование и предварительное сгруппирование (400 ° C-800 ° C)
Ключевые процессы:
- Удаление воска: связующие парафин/PEG разлагаются на пары Co₂ и H₂O [4] [11].
- Восстановление оксида: атмосфера водорода уменьшает поверхностные оксиды на частицах WC/CO [12].
- Контроль углерода: точное управление атмосферой предотвращает образование ηphase (co₃w₃c) [11].
| Параметр |
Типичный |
воздействие значения |
| Скорость отопления |
2-5 ° C/мин |
Предотвращает образование трещин |
| Удерживать время |
1-2 часа |
Обеспечивает полное удаление связующего |
Стадия 2: Стояние твердофазного (800 ° C-1300 ° C)
Материальные изменения:
- Диффузионная связь: частицы WC развивают межгранулярные шеи посредством поверхностной диффузии [3] [5].
- Инициирование усадки: линейные размерные изменения достигают 10-12%[5].
- Морфология пор: открытая пористость уменьшается с 25% до <5% [7].
Критические факторы контроля:
- Уровень вакуума: поддерживается на уровне 10–10 -2мбар -3 для предотвращения окисления [8] [10]
- Температурная однородность: ± 5 ° C в горячей зоне печи [10]
Стадия 3: спекание жидкости (1400 ° C-1500 ° C)
Динамика процесса:
1. Кобальт растает при 1495 ° C, образуя металлическую матрицу [3] [10]
2. Капиллярные силы приводят к удалению пор через перестройку частиц [5]
3. Зерна WC растут через созревание Отвальда (средний размер увеличивается на 30-50%) [7]
Результаты :
| производительности |
предварительная посвященная |
пост-серия |
| Твердость |
300 HV |
1400-1800 HV |
| Плотность |
9-10 г/см3; |
14-15 г/см3; |
| Trs* |
<200 МПа |
2000-4000 МПа |
Этап 4: Контролируемое охлаждение
Медленное охлаждение (охлаждение печи):
- Скорость: 5-10 ° C/мин
- производит крупнозернистую структуру (лучшая прочность) [7]
Быстрое охлаждение (газовое гаситель):
- Скорость: 50-100 ° C/мин
- Создает мелкозернистую структуру (более высокая твердость) [10]
Горячая изостатическая пресса (бедра):
- применяет давление аргона на 100 МПа во время охлаждения
- Устраняет остаточную пористость (<0,01%) [8]
Усовершенствованные технологии спекания
1. вакуумный спекание против водородного спекания
| вакуум |
-спекания |
водорода спекание |
| Атмосфера |
10-3–10⁻⁴ mbar |
H₂ в 1-2 бар |
| Углеродный контроль |
± 0,02% |
± 0,05% |
| Поверхностная отделка |
Зеркало |
Матовый |
| Приложения |
Точные инструменты |
Инструменты добычи |
2. Интеграция Sinter-Hip
Сочетает спекание и горячую изостатическую нажатие в одном цикле:
1. Первоначальный вакуумный спекание при 1400 ° C
2. Администрация аргона до 50-100 бар во время охлаждения [8] [11]
3. достигает 99,99% теоретической плотности
Центированный контроль качества карбида
Общие дефекты и решения общего спекания.
| Дефект |
вызывает |
исправление |
| Волдыри |
В ловушку газов |
Улучшение DeWaxing, использовать ступенчатую предварительную серию |
| Кобальт |
Неровное отопление |
Оптимизировать профиль температуры печи |
| Потеря углерода |
Чрезмерный вакуум |
Ввести углеродсодержащую атмосферу |
| η-фаза |
Низкое содержание углерода |
Регулировать порошок углеродного баланса |
Заключение
Процесс спекания трансформирует порошкообразное карбид вольфрама и кобальт в один из самых сложных материалов человечества с помощью точного теплового управления. От аэрокосмических компонентов до нефтяных буровых кусочков современная промышленность опирается на эту древнюю металлургическую технику, совершенную с помощью вакуумных печей и компьютерного управления. По мере продвижения аддитивного производства, спекание остается краеугольным камнем производства цементированного карбида - свидетельство его незаменимой роли в разработке материалов.
Часто задаваемые вопросы
1. Какая температура используется для спекания жидкости WC-CO?
Жидкая фаза спекания происходит между 1400 ° C до 1500 ° C, где кобальт плавят, образуя связывающую матрицу [3] [5] [10].
2. Сколько времени занимает весь спекающий цикл?
Типичное время цикла варьируется от 18-36 часов, включая нагрев, спекание и контролируемое охлаждение [4] [10].
3. Почему вакуум используется вместо окружающего воздуха?
Вакуум предотвращает окисление и обеспечивает точный контроль углерода посредством регулировки парциальных давлений [8] [11].
4. Какова роль кобальта в цементированном карбиде?
Кобальт действует как металлическое переплет (6-25% по весу), определяя баланс между твердостью и прочности [6] [9].
5. Сколько усадки происходит во время спекания?
Линейная усадка колеблется от 15-25%, что требует тщательной компенсации конструкции [5] [9].
Цитаты:
[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.zzebetter.com/new/the-process-of-sinter-tungsten-carbide.html
[6] https://www.zgcccarbide.com/news/the-manufacturing-process-of-cement-carbide-inserts: a-comprehany-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/sinter-process-of-cement-carbide/
[9] https://www.betalentcarbide.com/production-process-of-cement-carbide-lade.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-sinter-process-nancy-xia
[13] https://www.sciendirect.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.sciendirect.com/science/article/pii/S027288422401277X
[16] https://www.zgcccarbide.com/news/the-manufacturing-process-of-cement-carbide-inserts: a-comprehany-guide-39.html
[17] https://video.ceradir.com/what-does-sintering-mean-sinter-process-easyly-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.sciendirect.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-cented-carbide-/production.html
[24] https://www.mmc-carbide.com/permanent/courses/91/mented-carbides.html
[25] https://www.sciendirect.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/mented-carbide
[30] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s22 14860423000 234
[31] https://www.heattreattoday.com/an-overview-of-cement-carbide-sintering/
[32] https://www.mmc.co.jp/corporate/en/news/2024/news20240529.html
[33] https://www.sciendirect.com/science/article/abs/pii/s0032591023008367
[34] https://www.preciseceramic.com/blog/silicon-carbide-reation-sintering-vs-pressureless-sintering.html
[35] https://www.everloy-cemented-carbide.com/en/column/782/
[36] https://www.retopz.com/57-frequarly-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[37] https://www.twi-global.com/technical-knowledge/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/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 и 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-cement-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-peng
[50] https://www.mascera-tec.com/news/common-sintering-processes-for-silicon-carbide-ceramics
