難加工材料利器：碳化鎢硬質合金的研究進展

最新 08-27

超細硬質合金由於碳化鎢顆粒與金屬粘結相的結合強度大、顯微結構細小，使其同時結合了陶瓷和金屬的特性，具有高韌性、高強度、高硬度。即便是在稍高的溫度下，超細晶硬質合金的硬度也不會明顯下降。由於其可製成鋒利的刃口，目前，該類材料不僅在難加工材料應用方面優勢明顯，而且在高科技領域也佔有極其重要的地位，廣泛應用於各種微型工具和耐磨零件，比如電路板加工微型鑽等。

圖一碳化鎢顆粒和SEM圖（來源：網路）

一、WC超細及納米粉體的製備技術

碳化鎢粉體一般的製備方法是碳熱還原法，但是這種方法有局限性，所製造的碳化鎢粉體為微米級的，不能進一步細化。近年來，碳化鎢粉體製備技術得到了充分的研究和開發，許多納米級粉體的製備技術被應用，如直接還原碳化技術、等離子體法、機械合金化技術、氣相碳化法等。

表一碳化鎢粉體製備技術

製備方法

原理

特點

二、超細硬質合金燒結技術

硬質合金的性能與其製造工藝密不可分，原材料性能當然是成品性能的根本，但不僅如此，成型、燒結工藝和設備因素也佔據重要地位。眾多的製造過程中，最重要的工序莫過於燒結，這個特殊過程將直接決定製品的性能變化，合適的燒結工藝參數與燒結設備同種重要。在工業化生產當中，常用的燒結方法有氫氣燒結、真空燒結以及低壓燒結等。

表二碳化鎢超細硬質合金燒結技術

燒結技術

特點

三、超細硬質合金的應用

硬質合金主要應用在切削刀具、礦用工具、模具和耐高壓高溫甩腔體等方面，其中切削刀具和礦用工具比例分別佔到了硬質合金應用的33%和25%。切削刀具中，硬質合金主要作為刀具材料，如車刀、銑刀、刨刀、鑽頭、鏜刀等，用於切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材以及難加工的材料等，切削加工主要依託機床來實現。礦用工具方面，硬質合金主要作為鑿岩工具、採掘工具、鑽探工具，在礦產、石油開採、基礎設施建設等方面發揮重要作用。

近年來，中國切削刀具對硬質合金的需求量逐年提升。2016年，切削刀具對硬質合金的需求量約為9686噸，較上年增長4.15%；地質礦山工具行業硬質合金需求量約為7512噸，同比增長4.39%。根據國家規劃，到2020年我國將成為汽車、大型飛機、船舶、電子元器件、大規模集成電路、高檔數控機床等關鍵成套設備和先進科學儀器的製造基地，這一切都將極大提升對切削刀具的需求。前瞻估算，到2023年，切削刀具對硬質合金需求量將達到13600噸左右；地質礦山工具對硬質合金的需求量將達到1萬噸左右。