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宏观硬质合金发展概论
专栏:行业动态
发布日期:2012-12-06
阅读量:923
作者:佚名
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      硬质合金是一种由难熔金属化合物(WC、TaC、TiC、NbC等)为基体,以过渡族金属(Co、Fe和Ni)为粘结相,采用粉末冶金方法制备的金属陶瓷工具材料。由于其高强度、高硬度、高弹性模量、耐磨损、耐腐蚀、热膨胀系数小以及化学性质稳定等优点,在金属切削工具、木材切削工具、电子切削工具、石油矿山钻具、复合材料加工工具、冷成形工具、耐磨零件和热轧轧辊等方面起着重要的应用,被称为“工业的牙齿”。
      硬质合金概念最早出现在20世纪初,与制备钨丝的拉丝模有关,用来替代昂贵的金刚石模具。1927年,德国KRUPP公司将WC-6Co合金应用于切削工具,并命名为Widia(类金刚石),随后合金成分根据应用要求怎家了TiC、TaC、NbC、VC等组元,通过固溶强化大大改善材料的切削性能。虽然硬质合金的发明和应用最初在德国进行,但该材料在美国、奥地利、瑞典等国家发展非常迅速。瑞典的Sandvik公司是 世界上最大的硬质合金生产厂家。硬质合金发展的一个重要里程碑是20实际60年代,采用化学气相沉积在硬质合金表面沉积TiC涂层,显著提高材料的硬度和耐磨性能,使得其切削寿命提高了3倍。该技术在不断地改进,20世纪70年代出现了等离子化学气相沉积以及硬质合金表面的复合涂层技术,一直到现在都是高性能硬质合金切削刀片的设计和生产方式。株洲三鑫硬质合金生产有限公司的电子行业切削刀具硬质合金切脚机刀片也采用类似方法。
      硬质合金刀具在结构上从焊接刀片方式向可转位刀片方式的转变是一个重要的进步。采用可转位刀片能够成倍的提高刀具的应用寿命。长期以来,在矿用和模具用硬质合金方面,技术进步主要以来材料制备设备的更新。20世纪80年代开发的烧结热等静压设备,能够显著消除硬质合金中的残余空隙。由于空隙是硬质合金在工作中发生失效的起源,空隙的消除能够提高材料的疲劳寿命、抗冲击和耐磨损性能。20世纪90年代,随着制造工业和纳米材料的发展,硬质合金在微观结构和外形上都出现了新的形式。硬质合金产品出现了异形复杂形状,如螺旋带内孔结构、微型钻头和模具、薄壁件等。在微观结构方面,纳米及超细晶结构、梯度结构以及超粗晶结构等,使得硬质合金的力学性能和使用寿命大幅度提高。随着科学技术的发展,硬质合金在制备和应用方面将会有更多的突破。
     硬质合金产品从应用山基本分为切削刀片、矿用工具和耐磨零件三大类。在切削方面,硬质合金主要作为刀具材料,硬质合金刀具的切削速度是普通碳素钢的数百倍,可用于高速切削。在切削方面的新应用是硬质合金可作为微型钻头,对印刷电路板进行微孔加工,用硬质合金V-CUT刀进行线路板V坑V槽,用切脚刀对PCB板电子元件脚进行切削。由于微型钻头的形状非常复杂、精度和性能要求高,其价格也是普通硬质合金产品的数倍。矿用工具方面,硬质合金主要作为凿岩工具、采掘工具、钻探工具,在矿产、石油开采、基础设施建设等方面发挥重要作用。硬质合金耐磨零件主要包括金属成形和制造模具、汽缸衬里、密封件、轴承和喷嘴等。
     目前全世界每年硬质合金总产量在4万吨左右,而中国占了大约50%,是名副其实的硬质合金生产大国。但是,作为高附加值的硬质合金切削刀片,在发达国家如日本、美国等占其硬质合金总产量的约70%,我国仅25%。科学技术是第一生产力,因此需要大力提升技术水平和产品档次,走向硬质合金生产强国!


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