冷等静压是硬质合金粉末的一种成形方式，它是根据帕斯卡原理发展而来。粉末成形过程与压制成形类似，但由于压力传递方式的不同，导致冷等静压压坯的密度分布与成形压力比一般模压更具优势。

 

粉末成形过程

1、初期粉末孔隙率较大，成形压力较小，粉末颗粒以迁移和重堆积为主

2、中期，随着孔隙率的下降，粉末之间的挤压加剧，粉末局部流动和碎化。

3、后期，压力到达最大，达到致密化阶段。

 

冷等静压中的压力与密度分布。

等静压压坯的密度分布沿纵断面是均匀的。但是沿压坯同一横向断面上，由于粉末颗粒间的内摩擦的影响，压坯的密度从外往内逐步降低。下图为等静压下不同直径压坯的密度分布。

冷等静压的压制曲线在一般模压曲线的上方，也就是说冷等静压可以在较小的压力下使压坯获得较高的密度。这是由于等静压时粉末与模壁没有相对运动，不会被这部分的摩擦力所损耗。这相比与模压压制有着较大的优势。在模压压制中，无论是哪种压制，除了压坯密度分布较难控制外，粉末与模壁的摩擦而导致的压力损耗是无法避免的，即使使用润滑条件也是如此。下图为铜粉在等静压和模压下的密度对比。

 

1利用帕斯卡原理对粉末进行等静压压制时，其成形有两个要点：

a、被压缩液体或气体的任意点静压应力相等（即等静压）

b、液体或气体对内部粉末的压力是通过液/固或气/固界面进行的，如果固体坯中的气孔与液体或气体相连，将无法压缩气孔，因此需要使用致密包套包裹固体，才能对固体进行压制。

等静压传压介质

等静压传压介质有三类：液体、固体和气体。

按传压特性来看，液体和气体可以无损耗地传递压力，这种特性成为准静力特性，具备这种特性的传压介质称之为准静力介质。反之，不具备这种特性的传压介质称之为非准静力介质。固体介质就是非准静力介质。

 

1）气体传压介质

一般采用Ar、He、N2等气体。

    气体容易被压缩，在高压下甚至出现液化。所以常温下，气体传压介质应用于不大于100MPa场合，或用于热等静压中。下图为常温下Ar密度与压力的关系。

2）液体传压介质

常用的液体传压介质有甘油、水、矿物油、黄油等。液体也具有可压缩特性，当液体所受到的压力低于50MPa时，不会凝固。在高压下，液体甚至出现凝固现象。当水的压力超过400MPa时或者矿物油的压力大约超600MPa时，会出现凝固。因此在液体等静压时压力通常低于300MPa。如果要采用更高的压力，熔融盐、玻璃熔体、各种金属熔液也可作为传压介质，特别是在热等静压中，最大压力可达1000MPa。

3）固体传压介质

当等静压的压力超过400MPa时，一般使用弹性或塑性较好的固体，如橡胶、塑料软膜、滑石粉、氮化硼粉、Cr2O3粉、硬脂酸锌粉等作为传压介质；如果所需压力继续增大，到1500MPa时，可用铁粉、镍粉、滑石粉等作传压介质。

 

冷等静压可大致分为两个大的工艺过程：模具的制造和成形。在冷等静压技术中,包套和模具的合理设计,是保证压坯质量和提高包套使用寿命的关键,也是节约原材料、降低成本的重要因素。

无论是湿袋法还是干袋法，模具都是由塑性模、刚性模、端口密封装置和支撑装置四个基本构件组成。

一、塑性模

塑性模也称为塑料软模，塑性模在冷等静压成型中,不仅起型模作用,而且起传递压力使粉料达到成型致密的作用。

二、刚性模

刚性模的模芯、型模等是由金属材料制成的.刚性模的尺寸形状在成型过程中保持不变。

三、端口密封装置

依据压坯的形状和尺寸

不同.可设计成不同的形式。如成型圆柱形的压坯的端口装置,

常见的密封方式有:橡胶塞密封;橡胶塞加包套密封;包套盖加弹性环密封;弹性包套盖自密封;包套盖刚性环捆扎密

封;弹性包套盖刚性自紧加捆扎密封等。对于冷等静压工艺，成形模具的端口密封装置具有十分重要的作用。封口密封装置需要具备塑性和刚性这两个矛盾的特性，既要起到密封作用，又要方便装取料，当然也要考虑使用寿命、成本等。

四、支撑装置（支撑桶）

由于包套薄,对包套内的粉末进行除氧时,很难保持装料后包套固定的形状,需要在包套外附设一种专门的支撑装置。这种装置,可分为固定型和随机型。

干袋包套组合模示意图

1-上橡胶端塞

2-塑性模

3-液体传压介质

4-支撑装置

5-粉末

6-刚性模芯

7-下橡胶端塞

 

采用润滑剂的目的是使压制成形时压力分布均匀，并且在压制后容易脱模。润滑剂可混合在粉末内或涂在模壁上。压制成形中存在有几种不同类型的摩擦，它们都受到润滑剂的影响。应认真选择润滑剂的种类及其添加数量。粉末里混入润滑剂，会影响粉末的流动及其松装密度，同时也影响粉末混合。粉末体中的摩擦受粉末材质种类、粉末粒度、粉末形状以及周围介质(如气体气氛)和温度的影响。润滑剂在烧结的最初阶段被烧除.主要有固体润滑剂和液体润滑剂两种。

 

选择原则：

1、具有较好的润滑性并有一定粘性的物质；

2、与粉体不发生化学反应及其他有害作用；

3、不影响烧结体的性能和外观；

4、在预烧或烧结过程中容易排除，且不造成环境污染。

 

一、混合在粉末内的润滑剂：

硬脂酸和金属的硬质酸盐，如硬脂酸锌、硬脂酸锂、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸铝、液体石蜡、二硫化钼、石墨等。通常通过双锥混料器以细粉末的形式加入混合料中。加入量为粉体重量的0.5%-1.0%，视压坯的形状和粉体的粒度而定：若粉末细、压坯形状复杂，润滑剂加入量就较大。

多数的润滑剂会使压坯密度降低，因为其本身密度低于混合料密度。同时润滑剂包裹颗粒，妨碍固体颗粒的接触，也会造成压坯密度的降低。

二、涂抹在模具上的润滑剂

涂抹在模具上的润滑剂可以减少压制时的外摩擦力，这样的润滑剂有：丙酮、笨、甘油、油酸、三氯乙烷等。