硬质合金注射成形

传统模压成形技术不能制备出形状复杂的硬质合金产品,而且硬质合金用机械加工又极为困难,从而限制了其应用领域的进一步扩大。硬质合金注射成形为新型近净成形技术,该技术用于开发具有复杂形状的硬质合金产品,从而进行扩大硬质合金应用领域。硬质合金注射成形技术为开发一种具有良好流动性,以及强度和保形性的新型蜡基粘结剂。

如60%PW、10%HDPE、5%LPW、10%PP、5%EPR、5%DOP、5%SA这些粘结剂各组元之间相容性好,且与硬质合金粉末润湿性好,从而克服了高比重粉末与粘结剂分离的现象。喂料临界装载量高,粉末容易分散均匀。喂料的流变性能良好,剪切速率为1185s(-1)时,其粘流指数n和活化能E分别为0.331和24.6kJ/mol。

考查了注射参数及交互作用对注射坯质量的影响,并对硬质合金矩形试样,环形表壳试样的注射参数进行了优化,其最佳注射参数分别为注射压力144MPa、注射温度165℃、注射速度60%、模具温度30~C和注射压力80MPa、注射温度155℃、注射速度60%、模具温度25℃。参数交互作用对注射坯质量有重要影响。

热脱脂初期和中期阶段,低分子量组元气体在粘结剂液体中的扩散是动力学控制步骤,350℃时的扩散速率为2.66×10~(-6)cm~2/s,扩散激活能Q=30.4kJ/mol。当低分子量组元完全脱除后,高聚物共混物(HDPE、PP、EPR共混物)的裂解成为控制性环节。硬质合金注射坯可以采用一步热脱脂方法进行脱脂,在25%H_2/75%N_2保护气氛下,脱脂坯能获得较满意的碳含量控制。

生坯形状对脱脂速率影响的本质是样品厚度和表面积的影响。粘结剂平均脱除速率与生坯表面积成正比,与生坯厚度的平方成反比。动力学分析表明,溶剂脱脂初期,粘结剂在溶液中的扩散是控制环节,随着脱脂的进行,脱脂过程逐渐转变成由粘结剂溶解、粘结剂扩散共同控制。

采用二步法脱脂有利于硬质合金脱脂坯及合金的碳含量控制,该方法对工艺条件的适应性增强,过程的可调控性增强。提出并应用了增压冷凝溶剂脱脂新方法。由于容器内的高压气氛能够缓解脱脂坯内粘结剂的溶胀和残余应力的释放,因此在增压冷凝溶剂脱脂过程中不易产生缺陷,脱脂坯具有完整紧密的组织结构,并且保形性良好,脱脂坯强度高。

对于YGS合金的真空烧结,采取在1100~1300℃之间缓慢升温并且分段保温的方法使碳氧反应进行完全。对于YTS合金,采取在1 150~1 350℃之间缓慢升温并且分段保温的方法使碳氧反应进行完全。PJM硬质合金烧结变形的原因主要包括:成形坯密度不均匀、不均衡的碳浓度、烧结过程中环境温度不均匀等。经优化的PIM工艺制备的硬质合金制品最小尺寸偏差达到士0.02mm。

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