Menu nội dung
● Quy trình sản xuất cacbua xi măng: Tổng quan
>> 1. Chuẩn bị nguyên liệu thô
>> 2. Trộn bột & phay
>> 3. Hình thành
>> 4. Thiêu kết
>> 5. Xử lý hậu kỳ
● Khoa học thiêu kết: Sự cố từng giai đoạn
>> Giai đoạn 1: Debinding & Pre-Sintering (400 ° CTHER 800 ° C)
>> Giai đoạn 2: thiêu kết pha rắn (800 ° C1300 ° C)
>> Giai đoạn 3: thiêu kết pha lỏng (1400 ° CTHER 1500 ° C)
>> Giai đoạn 4: Làm mát được kiểm soát
● Công nghệ thiêu kết tiên tiến
>> 1. thiêu kết chân không so với thiêu kết hydro
>> 2. Tích hợp thiêu kết
● Kiểm soát chất lượng cacbua xi măng
>> Khiếm khuyết và giải pháp thiêu kết phổ biến
● Phần kết luận
● Câu hỏi thường gặp
>> 1. Nhiệt độ nào được sử dụng để thiêu kết pha chất lỏng của WC-CO?
>> 2. Toàn bộ chu kỳ thiêu kết mất bao lâu?
>> 3. Tại sao chân không được sử dụng thay vì không khí xung quanh?
>> 4. Vai trò của coban trong cacbua xi măng là gì?
>> 5. Có bao nhiêu co rút xảy ra trong quá trình thiêu kết?
● Trích dẫn:
Sản xuất cacbua xi măng phụ thuộc rất nhiều vào thiêu kết - một quá trình hợp nhất nhiệt biến đổi bột Vonfram cacbua và chất kết dính kim loại thành các thành phần cực kỳ cứng, chống mài mòn. Bài viết này khám phá khoa học đằng sau sự thiêu kết, các giai đoạn quan trọng của nó và cách nó tích hợp vào quy trình sản xuất cacbua xi măng hiện đại.
Quy trình sản xuất cacbua xi măng: Tổng quan
Việc sản xuất cacbua xi măng bao gồm năm giai đoạn kết nối:
1. Chuẩn bị nguyên liệu thô
- Binder bột cacbua vonfram (WC) và coban (CO) được cân bằng chính xác các tỷ lệ dao động từ 3% đến 25% coban [6] [9].
- Các chất phụ gia như titan cacbua (TIC) có thể được bao gồm cho các ứng dụng chuyên dụng [6].
2. Trộn bột & phay
- Bột trải qua quá trình phay ướt trong rượu trong 24-48 giờ để đạt được tính đồng nhất [9].
- Phun sấy tạo ra các hạt chảy tự do lý tưởng để nhấn [9].
3. Hình thành
-Nhấn: Máy ép thủy lực áp dụng áp suất 200-400 MPa để tạo ra 'Green ' Compacts ở mật độ lý thuyết 50-60% [4].
- Đúc phun: Được sử dụng cho hình học phức tạp, cần 8-15% chất kết dính hữu cơ [11].
4. Thiêu kết
- Quá trình cốt lõi đạt được mật độ đầy đủ thông qua các chu kỳ sưởi ấm được kiểm soát [1] [3] [12].
5. Xử lý hậu kỳ
- Nghiền với bánh xe kim cương đạt được dung sai cấp độ micron [9].
- Lớp phủ lắng đọng hơi vật lý (PVD) Tăng cường tính chất bề mặt [9].
Khoa học thiêu kết: Sự cố từng giai đoạn
Giai đoạn 1: Debinding & Pre-Sintering (400 ° CTHER 800 ° C)
Các quy trình chính:
- Loại bỏ sáp: chất kết dính parafin/PEG phân hủy thành hơi Co₂ và H₂O [4] [11].
- Giảm oxit: Khí quyển hydro làm giảm các oxit bề mặt trên các hạt WC/CO [12].
- Kiểm soát carbon: Quản lý khí quyển chính xác ngăn chặn sự hình thành pha (CO₃W₃C) [11].
| Tham số |
giá trị điển hình |
tác động |
| Tốc độ sưởi ấm |
2-5 ° C/phút |
Ngăn chặn sự hình thành vết nứt |
| Giữ thời gian |
1-2 giờ |
Đảm bảo loại bỏ chất kết dính hoàn chỉnh |
Giai đoạn 2: thiêu kết pha rắn (800 ° C1300 ° C)
Thay đổi vật chất:
- Liên kết khuếch tán: Các hạt WC phát triển cổ giữa các tế bào thông qua khuếch tán bề mặt [3] [5].
- Khởi tạo co rút: Thay đổi kích thước tuyến tính đạt 10-12%[5].
- Hình thái lỗ rỗng: Độ xốp mở giảm từ 25% xuống <5% [7].
Các yếu tố kiểm soát quan trọng:
- Mức độ chân không: được duy trì ở mức 10 -21010 -3 mbar để ngăn chặn quá trình oxy hóa [8] [10]
- Tính đồng nhất nhiệt độ: ± 5 ° C trên vùng nóng của lò [10]
Giai đoạn 3: thiêu kết pha lỏng (1400 ° CTHER 1500 ° C)
Động lực xử lý:
1. Cobalt tan chảy ở 1495 ° C, tạo thành một ma trận kim loại [3] [10]
2. Lực mao dẫn thúc đẩy loại bỏ lỗ rỗng thông qua sắp xếp lại hạt [5]
3. Các hạt WC phát triển thông qua chín Ostwald (kích thước trung bình tăng 30-50%) [7]
Kết quả hiệu suất:
| Tài sản |
trước |
xuất hiện |
| Độ cứng |
300 HV |
1400-1800 HV |
| Tỉ trọng |
9-10 g/cm³ |
14-15 g/cm³ |
| Trs* |
<200 MPa |
2000-4000 MPa |
Giai đoạn 4: Làm mát được kiểm soát
Làm mát chậm (làm mát lò):
- Tỷ lệ: 5-10 ° C/phút
- Sản xuất cấu trúc hạt thô (độ bền tốt hơn) [7]
Làm mát nhanh (làm nguội khí):
- Tỷ lệ: 50-100 ° C/phút
- Tạo cấu trúc hạt mịn (độ cứng cao hơn) [10]
Nóng isostatic nhấn (hông):
- Áp dụng áp suất 100 mpa argon trong quá trình làm mát
- Loại bỏ độ xốp còn lại (<0,01%) [8]
Công nghệ thiêu kết tiên tiến
1
| . |
|
|
| Bầu không khí |
10-3Mbar10⁻⁴ mbar |
H₂ tại 1-2 bar |
| Kiểm soát carbon |
± 0,02% |
± 0,05% |
| Bề mặt hoàn thiện |
Giống như gương |
Mờ |
| Ứng dụng |
Công cụ chính xác |
Công cụ khai thác |
2. Tích hợp thiêu kết
Kết hợp thiêu kết và ép đẳng nhiệt nóng trong một chu kỳ:
1
2. Argon áp lực đến 50-100 bar trong quá trình làm mát [8] [11]
3. Đạt được mật độ lý thuyết 99,99%
Kiểm soát chất lượng cacbua xi măng
Khiếm khuyết và giải pháp thiêu kết phổ
| biến |
gây ra |
sự khắc phục |
| Vỉ |
Khí bị mắc kẹt |
Cải thiện sương, sử dụng bước trước |
| Cobalt gộp |
Sưởi ấm không đều |
Tối ưu hóa hồ sơ nhiệt độ lò |
| Mất carbon |
Nút không quá mức |
Giới thiệu bầu không khí chứa carbon |
| pha |
Hàm lượng carbon thấp |
Điều chỉnh cân bằng carbon bột |
Phần kết luận
Quá trình thiêu kết biến đổi cacbua vonfram và cobalt thành một trong những vật liệu cứng nhất của loài người thông qua quản lý nhiệt chính xác. Từ các thành phần hàng không vũ trụ đến các bit khoan dầu, ngành công nghiệp hiện đại dựa vào kỹ thuật luyện kim cổ xưa này được hoàn thiện thông qua lò chân không và điều khiển máy tính. Khi các tiến bộ sản xuất phụ gia, thiêu kết vẫn là nền tảng của sản xuất cacbua xi măng - một minh chứng cho vai trò không thể thay thế của nó trong kỹ thuật vật liệu.
Câu hỏi thường gặp
1. Nhiệt độ nào được sử dụng để thiêu kết pha chất lỏng của WC-CO?
Việc thiêu kết pha lỏng xảy ra trong khoảng từ 1400 ° C đến 1500 ° C, trong đó coban tan chảy để tạo thành ma trận liên kết [3] [5] [10].
2. Toàn bộ chu kỳ thiêu kết mất bao lâu?
Thời gian chu kỳ điển hình nằm trong khoảng từ 18-36 giờ, bao gồm sưởi ấm, thiêu kết và làm mát có kiểm soát [4] [10].
3. Tại sao chân không được sử dụng thay vì không khí xung quanh?
Máy hút bụi ngăn chặn quá trình oxy hóa và cho phép kiểm soát carbon chính xác thông qua điều chỉnh áp suất một phần [8] [11].
4. Vai trò của coban trong cacbua xi măng là gì?
Cobalt hoạt động như một chất kết dính kim loại (6-25% theo trọng lượng), xác định sự cân bằng giữa độ cứng và độ bền [6] [9].
5. Có bao nhiêu co rút xảy ra trong quá trình thiêu kết?
Sự co ngót tuyến tính dao động từ 15-25%, đòi hỏi phải bù thiết kế khuôn cẩn thận [5] [9].
Trích dẫn:
[1] https://grafhartmetall.com/en/sinter-process-of-pungsten-carbide/
[2] https://www.notoalloy.co.jp/english/product/ccpp.html
[3] https://kindle-tech.com/faqs/how-do-you-sinter-tungsten-carbide
.
[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
.
[9] https://www.betalentcarbide.com/production-process-of-cemented-carbide-blade.html
[10] https://www.banger.com/en/tungsten-carbide/man sản xuất
[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
[Chúng tôi
[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
.
[22] https://www.everloy-cemented-carbide.com/en/process
[23] https://www.ceratizit.com/int/en/company/passion-for-cemented-carbide-
[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
14860423000
.
[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/
.
[37] https://www.twi-global.com/technical-knowledge/faqs/what-is-sintering
[38] http://www.carbidetechnology.com/faqs/
.
[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:
[47] https://sumitomoelectric.com/sites/default/files/2020-12/download_documents/73-08.pdf
.
[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
