硬质合金粉末成形专用高纯石蜡的研制

硬质合金粉末成形专用高纯石蜡的研制

对于硬质合金的生产而言，成形是一个非常重要的环节，而涉及有机物成形剂的成形工艺大致有以下四种：模压法，挤压法，冷等静压法，注射成形。不同的成形方法采用适合各自工艺特点的成形剂。
成形剂是指在硬质合金混合料成形之前必须加入的有机物，主要作用体现在以下几个方面：提高压块强度，改善压块密度分布，促进部分粉末的变形和碎裂，防止混合料氧化。当压制完成后，便完成成形作用，需要通过烧结工序来脱除。
     成形剂的选择原则：
1.具有较好的内聚力，以保证压块有一定的强度；
2.有一定的润滑性能，以减少粉末压制过程中的内外摩擦力，保证压块密度均匀；
3.熔点应较低，最好在常温下为液态，或能溶解于以挥发的溶剂中，以便与混合料均匀混合；
4.可从根本上改善压块的塑性，便于挤压和机械加工；
5.蒸发温度低，在低温烧结阶段易被排除；
6.纯度高，不会残留有害杂质，以避免合金孔隙增加。
    目前主要有三类材料用于硬质合金的粉末成形：普通石蜡，PEG，合成橡胶。PEG作为一种成形剂，其致命的弱点是吸湿性；合成橡胶能压制出形状比较复杂和体积较大的制品，且压块不易产生裂纹。这是其突出优点。但由于热裂解给烧结体增加较多的游离碳，给合金碳量的精确控制带来困难，难以获得理想组织和相成分的优质合金，是合成橡胶作成形剂的致命弱点。石蜡作为一种重要的成形剂，石蜡蒸汽从压块中排出，在较低的温度下离开压块，而不在压块内发生热裂。减少了碳量控制过程的复杂性，提高了合金含碳量的精确度，容易获得优质合金。这是石蜡作成形剂的最大优点。但是普通石蜡所得压块强度低，弹性后效大，容易在应力集中部位出现裂纹，且压块性脆，易掉边掉角。
我们以石蜡作为成形剂的首选材料，加以调配和提纯，获得硬质合金专用高纯石蜡：
其高纯度通过过滤条件（通过合适的过滤温度和过滤孔径的控制）实施，专用石蜡的关键指标是指其质量控制以直链烷烃C17-C38的相对含量稳定为质量控制目标，成形剂参数稳定，进而确保在确定的烧结脱蜡工艺参数下，烧结后的状态稳定一致。且此种直链烷烃的混合物，    相对于普通石蜡来说能提高硬质合金生坯件的强度。
高纯石蜡相比较市场上普通的石蜡而言，正构烷烃含量，碳数分布都通过了特定的调节，使之处于稳定的状态。便于硬质合金工厂下游的质量控制。高纯石蜡来源于原油中高蜡馏分油馏分，经溶剂精制，再通过溶剂、冷冻结晶、压榨加工手段来提高纯度。在硬质合金产品生产过程中，高纯石蜡作为一种临时的粘结剂或润滑剂加入，其低残碳值、良好粘结性的独特性能，有助于提高坯件的成形质量及制品性能。
硬质合金烧结成形就是将合金粉末与成形剂混合，然后压制成坯料，再进烧结炉加热到一定温度（烧结温度），并保持一定的时间（保温时间），然后冷却下来，从而得到所需性能的硬质合金材料。硬质合金烧结过程可以分为四个基本阶段： 预烧阶段，固相烧结，液相烧结，冷却阶段。而成形剂的脱除发生在预烧阶段。
成形剂的脱除，烧结初期随着温度的升高，成形剂逐渐分解或汽化，排除出烧结体，与此同时，成形剂或多或少给烧结体增碳，残碳量将随成形剂的种类、数量以及烧结工艺的不同而改变。成形剂做为一种中间辅助原料，在压坯脱胶过程中应尽可能完全脱除，残留碳值会给烧结产品质量带来质量隐患。因此，成形剂残碳值的性能是直接影响毛坯和烧结产品性能的一个关键因素。
脱除成形剂时，高纯石蜡蒸汽从压坯中排出，在较低的温度下离开压坯，而不在压坯内产生热裂解，这样高纯石蜡不会使烧结体系增加碳量，减少了碳量控制的复杂性，提高了合金含碳量的精确度，容易获得优质合金。
 
结论：
高纯石蜡主要由正构烷烃组成，环链，支链分子少。分子量范围为360-540。在烧结阶段，可完全挥发，无残留碳，不会影响硬质合金产品的性能。适用于硬质合金粉末的成形生产。
纯度控制：通过合适的过滤温度和过滤孔径的控制，来提高纯度，降低灰分值。
粘结特性：高纯石蜡相对于普通石蜡，碳数分布合理，内聚力更强，结晶度高，坯体的强度在一定程度上可以得到改善。
脱除特性：高纯石蜡的碳数分布得到精密控制，产品质量稳定，热脱除效率高且热脱除参数相对稳定，避免了普通石蜡碳数分布动态波动可能造成的脱脂缺陷。

 高纯石蜡蒸汽从压坯中排出，在较低的温度下离开压坯，而不在压坯内产生热裂解，这样高纯石蜡不会使烧结体系增加碳量，减少了总碳量控制的复杂性，
 
    综上所述，随着硬质合金品种的不断丰富和生产工艺的不断改进创新，成形剂的品种也日渐丰富，试图开发出一种能应用到各种硬质合金产品生产的全能成形剂，已不太可能。今后成形剂发展趋势将是专用化和精细化。

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