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混合料（RTP）湿磨介质要求

詳細: カテゴリ: 钨业知识; 2017年4月21日（金曜）11:12に公開; 参照数: 2676

国内广泛采用的硬质合金混合料湿磨工艺的研磨剂有酒精、汽油、丙酮、己烷、庚烷等，它们之间各有优缺点，目前主要采用酒精作为湿磨介质。选用湿磨液体介质及成形剂时，两者要结合起来考虑，当选用丙酮或己烷作湿磨液体介质时，一般采用石蜡作成形剂（石蜡不溶于酒精，虽然酒精也有应用，但要增强球磨强度，机械分散石蜡，同时用汽油溶解）；当选用酒精作湿磨液体介质时，需用聚乙二醇作成形剂。

湿磨介质的要求：

1、与混合料组元不发生影响生产需要的化学方应

2、低沸点，在喷雾干燥（或真空干燥）时能挥发，便于回收，减少成本投入；

3、液体表面张力要较小，不使粉末团聚；

4、价格低廉，安全，无毒或低毒，对环境友好；

5、对成型剂的润湿效果要好，即润湿角小，便于成型剂的分散展开；

6、湿磨过程的增氧效果要小，如水的增氧效果就会比较大，不适合做湿磨介质。

湿磨介质用得最多的是酒精，它既适合经典橡胶工艺也适合石蜡、或PEG工艺。它最大的优点是料浆粘度低，分散性好，无毒性，环保，回收方便。

湿磨时，介质与粉末原料按一定比例混合，比例不能随便变更，否则会使料浆的粘度发生变化，导致影响喷雾干燥制粒过程。

硬质合金混合料（RTP）表面活性剂的作用

詳細: カテゴリ: 钨业知识; 2017年4月21日（金曜）11:06に公開; 参照数: 1686

表面活性剂由亲水基团和亲油基团(疏水基团)组成。表面活性剂(surfactant)，是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为疏水基团；亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团；而疏水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链（下图为油酸结构式）。硬质合金的成形可以利用表面活性剂在成形剂和合金粉末之间起到桥梁的作用，其亲水性集团与合金粉末结合,疏水基团与成形剂结合，提高成形剂与硬质合金粉末的作用效果。

表面活性剂结构图片

在硬质合金混合料球磨工艺中，常常需添加部分表面活性剂作为球磨助剂使用利用表面活性剂有效吸附在硬质合金粉末上，可以改变粉末表面性质，即降低硬质合金粉末表面能，促进石蜡成形剂在粉末表面的铺展。另外，加入表面活性剂可以减少成形剂与金属粉末的分离，提高成形剂在硬质合金粉末上的包覆效果。面活性剂可以提高硬质合金球磨体系的热力学稳定性，特别在超细硬质合金粉末球磨工艺中，由于它们有大的相界面和界面能，粒子有自动减小界面，粒子相互聚集的趋势。球磨介质中加入表面活性剂后，可以降低γLV（液气表面张力）、γSL（固液界面张力）和θ（润湿角），从而降低体系的界面能。表面活性剂的加入, 可以改变料浆的流变特性,减小料浆的粘度, 使球磨机保持较高的球磨效率,进而降低球磨物料的粒度和提高产品中的细粒级含量。

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硬质合金混合料湿磨作用

詳細: カテゴリ: 钨业知识; 2017年4月21日（金曜）11:02に公開; 参照数: 2448

湿磨的目的是将碳化物研磨至所需粒度, 并与钴粉在一定范围内实现充分均匀混合, 并具有较好的压制和烧结性能。将按一定比例配好的由钴粉、WC粉和其他碳化物粉组成的物料加入湿磨机进行球磨。在湿磨过程中, 只有破坏并分散颗粒团聚, 确保物料被充分破碎和分散, 才能保证粉末组元之间的有效混合, 为喷雾干燥制粒提供高质量的混合料。主要是采用球磨机滚动球磨（湿磨）方式。

1、混合作用

混合料的成份有多种，各组分的密度、粒度也不尽相同，要获得优质的硬质合金产品，就必须保证混合料各组份必须均匀分布，这是湿磨的一个最主要的作用之一。为保证均匀程度，需要有足够的时间，但时间过长增氧作用及活化作用显著，碳化钨晶粒在烧结时有不均匀长大倾向。

2、破碎作用

混合料所用的原料粒度规格不同，特别是其中的WC存在团粒结构；另外由于性能和生产的实际需要，不同牌号、不同粒度的WC经常混合使用。这两方面导致原料粒度差异较大，不利于合金的优质生产，湿磨能起到物料破碎和粒度均化的作用。

3、增氧作用

混合料与研磨体、筒体相互之间的碰撞和摩擦作用较易发生氧化作用。另外，研磨介质酒精中的水也强化了增氧作用。而防止增氧的方法有两个：一是冷却，一般通过在球磨机筒体外部加设冷却水套，以保持球磨机运行过程中温度；二是选择合适的生产工艺，如有机成型剂与原料一起球磨，由于有机成型剂在原料表面形成保护膜，起到隔绝氧的效果。

4、活化作用

球磨过程中由于碰撞和摩擦，容易使粉末的晶格发生扭曲、畸变，内能增加。传统观点认为活化作用对烧结收缩、致密化有利，但最新的观点则认为活化作用易引起“夹粗”，即烧结过程的不均匀长大。

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硬质合金混合料（RTP）配料

詳細: カテゴリ: 钨业知识; 2017年4月21日（金曜）10:56に公開; 参照数: 3755

配料定义：按照合金牌号要求，选取相应原料按比例配合。

配料原则：(1)原辅材料必须符合技术条件的要求且严格按合金成分配料。(2)按合金组织晶粒度要求选择原料的粒度。

配料流程：如下图所示

配料因素：

1、原料粒度

在原料粒度选择中,一般采用WC粉原始晶粒度与烧结后合金晶粒度相等的原则,且要求WC粉粒度均匀,以使矫顽磁力(Hc)和硬度(HRA)有一最佳烧结稳定区,便于烧结。若WC粉粗细不均,则烧结过程将难以控制。

2、碳氧平衡

根据原料(钴粉、WC粉)的含氧量情况及其在湿磨、干燥、存放过程中的增氧情况以及合金的不同用途,来调整原料的总碳量。混合料的总碳量是影响混合料质量好坏因素之一, 因为对于WC-Co-其他碳化物的三元合金,两相区范围内合金中碳含量的允许波动范围非常窄,而合金中一旦出现第三相, 即脱碳相(η相)或渗碳相(石墨相),合金性能将会急剧降低。故严格控制混合料的化学成分十分重要,必须通过科学的配料计算及选择恰当的“碳平衡系数”来加以控制。理论上在烧结过程中1份氧消耗0.75份碳。碳氧平衡需要配料计算，主要是由碳平衡计算、补碳计算、补钨计算这三部分。

3、添加剂

添加剂对合金的最终性能会有影响，如VC、Cr3C2等添加剂会抑制碳化物晶粒的长大。而在合金中添加少量的TiC、TaC、NbC可提高合金的抗氧化性能, 显著提高合金的耐磨性等。这也是配料时需考虑的因素。

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不同成型剂比较

詳細: カテゴリ: 钨业知识; 2017年4月21日（金曜）10:33に公開; 参照数: 2336

成型剂根据成型方式、合金要求的不同而不同，目前最常用的成型剂（模压）分为三大类，即石蜡、橡胶和PEG（聚乙二醇）。不同的成型剂在压坯性能和合金性能上都有所不同。

表1 石蜡、橡胶和PEG的性能比较

	成型压力	压坯强度	压制形状	粘性	碳残留	灰分	老化	吸湿性
石蜡	较高	较低	难以压复杂形状	低	低	几乎没有	不易老化	低
橡胶	最低	最高	可压复杂形状	最高	最高	最高	易老化	低
PEG	较高	较高	难以压复杂形状	低	低	几乎没有	不易老化	最高

橡胶的优点是成型压力低，压坯强度高，能压制复杂形状产品。缺点也很明显，在较低压力下易出现分层，灰分成分多，易老化，料浆不适合喷雾干燥，残留碳量高达0.2%-0.3%。一般小批量生产。

石蜡的优点是允许较高的压制压力而不分层，不易老化，没有灰分，不会给合金带来杂质，可长期储存，适用于喷雾干燥，生产效率较高。缺点是粘性和弹性较小，压坯强度较橡胶的低。

PEG（聚乙二醇）优点是没灰分，不老化，能溶于酒精与水中，适合喷雾干燥，压制性能与石蜡相近。缺点是具有很强的吸湿性，吸湿后粉料变硬，压制压力增大。

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混合料湿磨时间试验确定

詳細: カテゴリ: 钨业知识; 2017年4月21日（金曜）10:24に公開; 参照数: 1798

球磨时间的控制直接影响混合料的均匀性、粒度及最终合金晶粒的大小、性能。

球磨时间的计算

国外某公司在总结球磨经验的基础上得出了一个公式：

H=a*HCP+b

H---某一牌号混合料的球磨时间，h；

HCP-该混合料WC原料的球磨因子，KA/m；

a、b分别为常数。

球磨时间是通过大量的生产实践总结出来的。

试验示例：当采用FSSS为5μm的专用WC原料时，其HCP值在6.8-8.0KA/m之间，要配制YG8的混合料，试验过程如下：

注："Bc-tot",通常称之为碳平衡系数。含义是某一个合金牌号，理论总碳的百分含量与该牌号在配料计算时总碳的实际百分含量的差值。"Bc-tot"取值不同，最终生产出不同的合金牌号。

1、确定试验条件：

采用标准工艺生产线试验，即用300L球磨机、喷雾干燥机、压机、压机进行试验。

2、确定试验目标值：

YG8牌号标准成分：Bctot=+0.00%（注："Bc-tot",通常称之为碳平衡系数。含义是某一个合金牌号，理论总碳的百分含量与该牌号在配料计算时总碳的实际百分含量的差值。"Bc-tot"取值不同，最终生产出不同的合金牌号。）

YG8合金产品标准成分的矫顽磁力Hc为11.5-14.5KA/m（13.0KA/m为目标值）；

磁饱和值Com7.0%-8.0%(7.4%目标值）；

3、试验过程：

采用HCP=6.8KA/m和HCP=8.0KA/m两种不同规格的WC原料试验，配试验料两批，采用不同球磨时间取样的方法，分别确定Hc=13.0KA/m时的球磨时间，同时保证Com值均需处在7.0%-8.0%之间，然后重复试验（Com采用补碳或钨的方式调整到7.4%左右），得出最佳湿磨时间分别为30小时和22小时。

列出二次方程:

30=6.8a+b (1)

22=8.0a+b (2)

联立解得，a=-6.67,b=75.36.

因此YG8合金采用HCP=6.8-8.0KA/m的标准球磨时间方程为

H=-6.67HCP+75.36

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可倾式滚动球磨机与搅拌球磨机的特点

詳細: カテゴリ: 钨业知识; 2017年4月21日（金曜）10:09に公開; 参照数: 1667

一、可倾式滚动球磨机

滚动球磨机(参见图1)由一金属圆筒及一定量的研磨球组成，其工作原理是:当筒体转动时，装在筒内的研磨体(球)和被研磨体(物料)在摩擦力和离心力的作用下随筒体旋转至一定高度，然后自由落下，对筒内物料产生冲击和磨削作用而将物料磨，同时研磨球的搅拌作用还可将物料混合均匀。倾翻式球磨机由机座、筒体、倾翻装料机构、主传动系统和液压、电控等部件组成。

可倾式滚动球磨机优点：

1、筒体可进行正负45°角的仰俯动作，向上倾斜式为了便于装料，向下切斜利于卸料干净、迅速。工作时保持水平状态。

2、筒体一般是由不锈钢制成，内部沿轴向设有均匀分布的8根对称的防滑提升条，一是可以减少研磨体及物料与筒壁的相对运动，减少筒壁的磨损。二是提升研磨体在筒内的高度，提升研磨效率。

3、筒体设有水冷夹套结构，可对湿磨过程进行冷却，保证混合料不因升温而氧化，也延长了机体使用寿命。

4、端盖上端可设计排气阀，便于排气降压，以免筒体和物料收到压力影响。

可倾式滚动球磨机缺点：结构较为复杂，造价加高，

二、搅拌球磨机

搅拌球磨机（图2）与滚动球磨机工作原理不同，滚磨机是通过磨筒滚动将能量从研磨体传递给粉末，而搅拌球磨时，磨筒不转动，通过搅拌器的转动将能量传递给粉末。

1、没有临界转速的限制，研磨效率高、时间短。

2、能处理粘度较大的料浆。

3、操作、维护简便，中间取样较滚磨机方便。

4、适合细颗粒混合料生产。

缺点：研磨不够均匀，混合料粒度分布范围较宽。

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湿磨影响因素-固液比

詳細: カテゴリ: 钨业知识; 2017年4月21日（金曜）10:05に公開; 参照数: 2111

固液比是指所加混合料的重量与液体介质的体积之比。通常以1kg料所加液体的体积(ml)表示，实践证明，当球料比为3时，在研磨中粗钨混合料，以每1kg料加200mL(液体)为宜，不得少于150mL，否则得到合金的孔隙度增高，性能显著降低。细颗粒钨钴混合料以每1kg料加330mL为宜。当研磨时间相对较长时应多加介质10%～20%。研磨钨钴钛的混合料应多加30%～50%，并随含Ti量的增加而增加。

现代硬质合金生产则以每公斤混合料加多少酒精为标准；它是以混合料的比表面积或松装密度的大小来确定的；一般是细颗粒合金、高钴合金标准取值大；而粗晶粒合金、低钴合金标准取值小。现有合金牌号酒精加量标准在0.18~0.47L/公斤混合料范围内波动。

值得特别指出的是酒精标准加量值不能随便变更，否则会使料浆的粘度不合格，严重影响后续工序喷雾干燥工艺过程的顺利进行，最终影响到混合料的物理——力学性能。

图1 不同规格球磨机酒精用量图

固液比大时，料浆过稠，研磨球与相邻粉末颗粒的相对运动阻尼过大，研磨效率都会降低。

固液比小时，料浆过稀，研磨球与粉末颗粒的接触概率小，研磨效率也不高。

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湿磨影响因素-时间

詳細: カテゴリ: 钨业知识; 2017年4月21日（金曜）10:03に公開; 参照数: 1512

混合料在球磨过程中混合的均匀性和粒度的细化均与球磨时间密切相关；球磨时间越长混合越均匀，粉末的粒度也越细，但这仅仅是在某一时段区域内需遵循这一规律；无限延长球磨时间对合金性能将产生负面影响。

现代硬质合金生产技术引入了“HCP”这一概念，它是目前为止最为准确衡量“WC”粒度的物理量，为硬质合金生产中粒度控制提供了先决条件。对某一具体合金牌号而言，其混合料球磨时间单有WC原料和HCP值还是不够的，还必须要有一个混合料球磨单位时间（小时），合金矫顽磁力的增加值这物理量，这就是“球磨时间子”，不同合金牌号球磨时间因子是不同的。球磨因子Hcp值应用于大批生产, 可精确确定出大批混合料的球磨时间, 从而控制合金中WC的晶粒度。相同的球磨因子对应不同的牌号, 则对应的球磨时间也不同。而同一牌号两批合金, 虽然使用的WC粒度不

同, 但通过球磨试验确定Hcp值, 再经过相应的球磨时间球磨、干燥和烧结后, 这两批合金性能能基本达到一致。

球磨时间的控制直接影响混合料的均匀性、粒度及最终合金晶粒的大小、性能。随着球磨时间的增加，混合料的分散越来越均匀，粉末粒度越细；但是时间过长，又将导致粉末粒度组成范围变宽，增加粉末的不均匀性。另外随着粉末粒度的降低，体系中粉末的比表面积与表面能不断增加，粉末产生团聚的倾向也随之增大，易导致烧结后合金晶粒部分变粗，影响合金性能，同时会导致粒度范围变宽，故需精确控制球磨时间。

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