鎢礦浮選脫硫劑—黃藥

黃藥圖片

黃藥圖片

工業上的黃藥不是我們日常所說中草藥的“黃藥”,它的學名烴基黃原酸鹽或烴基二硫代碳酸鹽,因為色黃,稱之為黃色藥劑,是目前應用最廣的硫化礦捕收劑,在鎢礦的浮選過程中,黃藥的主要作用是用來捕捉鎢礦石中其它硫化礦物,將鎢礦石中的硫化物分離出去,是常用的鎢礦浮選脫硫劑。

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WC-Co硬質合金燒結升溫階段的成分變化

WC-Co偽二元相圖
WC-Co硬質合金是被廣泛使用的硬質合金。該類硬質合金的燒結理論最為成熟完善。WC-Co硬質合金在燒結時由於溫度的變化,其中的成分也會隨著發生變化。這些變化既有物相變化,也有如共晶反應的化學變化。而對於硬質合金的燒結而言,升溫階段的控制十分重要,需要充分瞭解升溫過程中的成分變化。

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WC-Co硬質合金二元相圖

WC-Co偽二元相圖
硬質合金燒結時,需要根據具體的成分含量來確定系統在各個溫度下的狀態,並以此制定相應的工藝,比如通過共晶溫度設定不同的燒結工藝路徑等。二元相圖又稱二元系相圖,是表示系統中兩個組元在熱力學平衡狀態下組份和溫度、壓力之間的關係的簡明圖解。通過WC-Co二元相圖,可以有效地獲取WC-Co硬質合金在具體含量、具體溫度下的相狀態,並為燒結和熱處理提供理論依據。

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WC-Co硬質合金液相燒結特點

WC-Co硬質合金圖片
WC-Co硬質合金是最常見且應用最廣泛的硬質合金種類,由於燒結時Co、WC成分滿足了液相燒結的條件,所以WC-Co硬質合金的燒結是液相燒結。WC-Co硬質合金具有液相燒結固有的特點和要求,如潤濕性、溶解度和液相數量。

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硬質合金燒結緻密化方程

燒結各個階段的緻密化程度圖片
硬質合金燒結屬於多元系液相燒結,燒結過程可根據燒結機制大致劃分為3個階段:液相流動與顆粒重排階段,固相溶解再析出階段和固相燒結階段。緻密化過程大多在前兩個階段完成,特別是顆粒重排階段,此階段的燒結收縮量最大。

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外力對硬質合金燒結收縮的影響

 外力對孔隙收縮的作用圖片
硬質合金燒結時,很多因素都會影響最終的緻密化效果-收縮量大小,如液-固潤濕角、液相數量、含碳量、升溫速度、外力大小等。對於硬質合金燒結而言,收縮過程最為劇烈的階段時液相燒結階段。外力的存在會對液相收縮的過程產生明顯的影響,這種影響主要體現在促進物質遷移和減少孔隙這兩個方面。
 
促進物質遷移
研究外力對液相燒結收縮的影響證明:外力促進液相流動,加快顆粒重排緻密化過程; 外力會增大顆粒接觸面上原子的擴散與溶解速度;外力引起固相燒結階段顆粒內的塑性流動。因此,外力對於液相燒結過程是有利的。
 
 外力對孔隙收縮的作用圖片
外力對孔隙收縮的作用圖片
 
減少孔隙
低孔隙是高品質硬質合金的重要標誌,在生產中儘量降低硬質合金中的孔隙,是硬質合金工作者的主要追求之一。硬質合金緻密化與毛細管力、液相對固相的濕潤性和液體的表面張力都有著直接的關聯。在燒結過程中隨著溫度升高進入液相燒結階段後出現液相時,由於毛細管壓力,使液相向WC表面移動,由於液相對WC相有很好的濕潤性,使液相很好的附在WC表面,由於液相的表面張力,驅動被液相包裹的WC移動重排,強烈的收縮就此發生。在被液相包裹的WC移動,收縮的過程中,存在於壓塊中的氣體被排出,由於液相的流動,有一部分燒結體內的孔隙被液相封閉,隨著收縮的增強,封閉孔隙內產生壓力,當表面張力等於或小於孔隙內壓力時,封閉孔隙在合金中被保存下來,形成顯微孔隙。如上圖所示,孔隙外受液體表面張力的作用,孔隙內腔的氣體則產生一個反向力,當孔隙外液體的表面張力小於等於孔隙內腔的氣體壓力時,孔隙則保持穩定。要使溶有WC的γ相和夾有WC的液相沿毛細管滲入孔隙,孔隙外面的壓力一定要大於內部的壓力。也就是說減少或消除孔隙,就要給液相施加一個壓力,使孔隙外面的壓力大於孔隙內的壓力。當殘留孔隙封閉以後再高的壓力也不會再有作用。
 

硬質合金燒結緻密化階段

緻密化三個階段圖片
硬質合金燒結緻密化是燒結過程最突出的變化。關於緻密化機理,說法不一,不同學者支持不同的觀點,這些觀點包括:擴散控制、流動控制、物理-化學反應程序控制等。目前主流的觀點將整個緻密化過程看作是擴散-流動-重排三個階段的複合過程。

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硬質合金燒結固顆粒形貌與分佈的影響因素

硬質合金SEM圖片
硬質合金有難熔碳化物和黏結金屬組成,其燒結過程屬於液相燒結過程。液相數量會深刻地影響燒結過程和製品的性能,比如,液相數量的增加會有利於緻密化;又如,過高的液相數量會造成製品的剛度降低。

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升溫速度對硬質合金燒結收縮的影響

典型的硬質合金燒結升溫速度圖片
硬質合金燒結體的收縮,是燒結過程中十分突出的變化。收縮量的多少直接關係到合金的性能、尺寸等關鍵指標,所以必須嚴格把控收縮量。硬質合金收縮過程主要是出現在固相燒結和液相燒結兩個過程中。升溫速度會對硬質合金燒結收縮產生明顯的影響。

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晶粒度對硬質合金燒結緻密化的影響

硬質合金孔隙圖片
硬質合金燒結屬於液相燒結,液相的潤濕性、固相在液相中的溶解度和液相數量是液相燒結三個基本條件,也是基本的影響因素。除此之外,壓坯密度、晶粒度、粉末混合的均勻程度、燒結溫度、時間、氣氛等也是燒結緻密化的基本因素。在這些影響因素中,晶粒度對燒結效果起著至關重要的作用。顆粒越小,毛細作用引起的液相流動、顆粒流動越順暢,溶解-析出速度越快,緻密化效果越好。

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