论文部分内容阅读
[摘 要]伴随着超硬材料在我国的飞速发展，预合金粉末也在不断创新发展中。预合金粉末在超硬材料制品的应用越来越广泛，有良好的未来发展前景，当然在预合金粉末的发展过程中仍然存在一些问题，该文以此为导火索，阐述了如何让预合金粉末更好地发挥其在超硬材料制品中的作用。
[关键词]水雾化；预合金粉末；应用；问题
中图分类号：TQ164 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0151-01
1 引言
最近几年，在我国的金刚石制品中，金属预合金粉末的重要性日益凸显，在所有的金属预合金粉末中，水雾化预合金粉末占据了4/5，与普通的预合金粉末相比，水雾化预合金粉末具有较多优势，比如成分多元化、活性较高、产量较高、价格相对较低等，所以得到了普遍应用。在我国金属粉末发展缓慢的现状下，国内的超硬材料制品如果不创新很难实现长远发展，预合金粉末的出现很好地缓解了这一问题，为超硬材料制品的发展提供了新的机遇。在我国，雾化预合金粉末的发展则需要扬长避短，强化在质量稳定性、冷压成型性及应用指导方面的研究开发，才能突破应用瓶颈，实现全产业的规模化推广应用，形成有民族特色的产业发展道路。
2 目前的发展及应用情况
我们都知道，金属预合金粉末需要经过科学的制备才能投入应用，制备过程是不允许出现差错的，常用的制备方法比较多元化，目前已经投入使用的预合金粉末大都是通过化学共沉淀法、雾化法以及电解法等制备的，其中应用范围最广的则是水雾化制备法制备出的预合金粉末，其可以分为两种，一种是基础二元合金，另一种则是较为专业的三元及以上合金。由于目前市场上应用量较大的是基础二元合金FeCu30、FeCu40，所以大多数生产厂家以此类合金为主要生产对象。
现在市场上普遍应用的是基础二元合金，主要是由于其生产流程简单并且价格相对较低，生产出的超硬材料质量较高，便于使用，占据整个市场应用的一半以上。具体应用现状见下表1。
3 发展过程中存在的一些问题
尽管水雾化预合金粉末在我国的发展迅速，但我们不难发现其在应用过程中依然存在一些问题，比如质量是否稳定、磨损程度如何、制品质地是否均匀等。其中影响其在超硬材料中应用的主要因素是自身的颗粒数量较大，制约其自身的冷压成型，还有就是其余金刚石之间的磨损适配较难。
4 发挥金属预合金粉末对超硬材料的作用
在没有创新之前，我国的超硬材料制品一直以来都是应用单质金属粉末进行生产，直到出现了预合金粉末，特别是价格较低的水雾化预合金粉末出现之后，引领了我国超硬材料制品的新发展。然而要想实现新型预合金粉末对超硬材料的高效应用，我们仍然需要不断完善，大力推广，以求其更好的发挥对超硬材料的作用，具体做法如下：
4.1充分发挥细颗粒粉末对超硬材料的作用
上文中已经提到了，细颗粒粉末能够更好的提升预合金粉末的作用，使生产出来的超硬材料制品质地更加均匀、稳定，还能进一步降低胎体的磨损程度。当然任何事物都有一个度，颗粒过细也不好，其粒度的控制必须考虑制品现行的压制工艺装备、模具结构型式、烧结工艺装备等方面的特点及与其它种类粉末配合应用时在粒度、化学活性等方面的匹配性。现阶段，国内主要以-200/- 300目的粉末为主，- 400目以细的粉末用量较少。随着雾化技术工艺的进步，细颗粒合金粉末的成品率会逐步提高，生产成本也会逐渐下降，-400目以细合金粉末的应用比例会逐步提高，并将发挥更大的应用潜力，这也是水雾化预合金粉末的一个重要发展方向之一。
4.2 充分发挥低氧高活性粉末对超硬材料的作用
影响预合金粉末烧结活性的因素有很多，其中比较重要的因素是合金自身的结构、粒度以及氧含量等。最后一项氧含量直接关系到合金粉末的稳定与否，也影响着合金烧结活性的高低。针对不同的合金来说，氧含量数值是不同的，铁一铜基础类水雾化预合金粉末的氧含量通常控制在3000 X 10-6左右。无论是预合金粉末还是单质金属粉末，其氧含量越低，烧结活性越高，越有利于获得高质量的烧结胎体。但氧含量的控制，必须考虑生产、包装、运输、储藏、制品工艺等多种因素，将其控制在稳定合适的范围内。低氧、高活性是水雾化预合金粉末的渐进发展方向之一。
4.3 充分发挥高冷压成型性粉末对超硬材料的作用
要想不断提升水雾化预合金粉末在超硬材料制品的应用，我们还需要解决冷压成型差的问题。对此我们可以充分发挥自动冷压机的作用，提升生产效率，确保生产质量，提升成品的持续高质量生产，提升其冷压成品率。目前，各类水雾化预合金粉末的松装密度普遍偏高，通常为3. 0-4. 2g/cm3，因而限制了其在配方中的应用比例一般不超过45%，对于松装密度>3. 5 g/cm3的粉末，其应用比例更低。因而，减少球状/类球状粉末颗粒数目，降低松装密度，改善粒度分布状态，以获取良好的冷压成型性，是水雾化预合金粉末而临的首要问题，也是今后应着力改善的重点发展方向。
4.4 充分发挥低锡/无锡化粉末对超硬材料的作用
在传统的金属粉末中，锡元素是必要组成成分之一，在经过改良后的预合金粉末中也含有少量的锡元素，这样做的主要目的就是提升胎体与超硬材料制品之间的磨损适配性，原理就是加入锡元素后能够提升预合金粉末的烧结活性，完善其组织结构，降低烧结温度，提升磨损技能。但Sn的加入，也同样带来了很大的负而影响：显著降低了烧结胎体的抗冲击能力及高温热硬性，尤其是对工程薄壁钻头、地质钻头及钢筋混凝土切割锯片等对胎体的强韧性、热硬性、磨损性要求较高的制品，Sn的负而影响尤为显著。因此，从提高烧结胎体的综合机械性能（强度、硬度、耐磨性等）的角度出发，获取细颗粒、高活性的低锡/无锡化预合金粉末，也是今后水雾化预合金粉末的重要发展趋势。
5 总结
综上所述，水雾化预合金粉末有着普通单质金属粉末不可比拟的优点，其中最突出的优点就是價格较低，质量较为稳定，把其应用在超硬材料制品中能够增加超硬材料制品的发展机遇，为超硬材料制品的推广奠定了扎实的基础。但是它在发展过程中也出现了一些问题，这些问题的出现制约着其自身的应用，水雾化预合金粉末的应用远远比不上单质粉末在超硬材料制品中的应用广泛，要想更好地发挥其在超硬材料制品中的应用还需要我们的共同努力。
参考文献
[1]李岳.金刚石制品胎体金属的预合金粉末[J].西部探矿工程，1996（6）；72-74.
[2]宋月清，廿长炎，夏志华，袁冠森.预合金粉末在金刚石工具中的应用[J].金刚石与磨料磨具工程，1997（1），2-7.
[关键词]水雾化；预合金粉末；应用；问题
中图分类号：TQ164 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0151-01
1 引言
最近几年，在我国的金刚石制品中，金属预合金粉末的重要性日益凸显，在所有的金属预合金粉末中，水雾化预合金粉末占据了4/5，与普通的预合金粉末相比，水雾化预合金粉末具有较多优势，比如成分多元化、活性较高、产量较高、价格相对较低等，所以得到了普遍应用。在我国金属粉末发展缓慢的现状下，国内的超硬材料制品如果不创新很难实现长远发展，预合金粉末的出现很好地缓解了这一问题，为超硬材料制品的发展提供了新的机遇。在我国，雾化预合金粉末的发展则需要扬长避短，强化在质量稳定性、冷压成型性及应用指导方面的研究开发，才能突破应用瓶颈，实现全产业的规模化推广应用，形成有民族特色的产业发展道路。
2 目前的发展及应用情况
我们都知道，金属预合金粉末需要经过科学的制备才能投入应用，制备过程是不允许出现差错的，常用的制备方法比较多元化，目前已经投入使用的预合金粉末大都是通过化学共沉淀法、雾化法以及电解法等制备的，其中应用范围最广的则是水雾化制备法制备出的预合金粉末，其可以分为两种，一种是基础二元合金，另一种则是较为专业的三元及以上合金。由于目前市场上应用量较大的是基础二元合金FeCu30、FeCu40，所以大多数生产厂家以此类合金为主要生产对象。
现在市场上普遍应用的是基础二元合金，主要是由于其生产流程简单并且价格相对较低，生产出的超硬材料质量较高，便于使用，占据整个市场应用的一半以上。具体应用现状见下表1。
3 发展过程中存在的一些问题
尽管水雾化预合金粉末在我国的发展迅速，但我们不难发现其在应用过程中依然存在一些问题，比如质量是否稳定、磨损程度如何、制品质地是否均匀等。其中影响其在超硬材料中应用的主要因素是自身的颗粒数量较大，制约其自身的冷压成型，还有就是其余金刚石之间的磨损适配较难。
4 发挥金属预合金粉末对超硬材料的作用
在没有创新之前，我国的超硬材料制品一直以来都是应用单质金属粉末进行生产，直到出现了预合金粉末，特别是价格较低的水雾化预合金粉末出现之后，引领了我国超硬材料制品的新发展。然而要想实现新型预合金粉末对超硬材料的高效应用，我们仍然需要不断完善，大力推广，以求其更好的发挥对超硬材料的作用，具体做法如下：
4.1充分发挥细颗粒粉末对超硬材料的作用
上文中已经提到了，细颗粒粉末能够更好的提升预合金粉末的作用，使生产出来的超硬材料制品质地更加均匀、稳定，还能进一步降低胎体的磨损程度。当然任何事物都有一个度，颗粒过细也不好，其粒度的控制必须考虑制品现行的压制工艺装备、模具结构型式、烧结工艺装备等方面的特点及与其它种类粉末配合应用时在粒度、化学活性等方面的匹配性。现阶段，国内主要以-200/- 300目的粉末为主，- 400目以细的粉末用量较少。随着雾化技术工艺的进步，细颗粒合金粉末的成品率会逐步提高，生产成本也会逐渐下降，-400目以细合金粉末的应用比例会逐步提高，并将发挥更大的应用潜力，这也是水雾化预合金粉末的一个重要发展方向之一。
4.2 充分发挥低氧高活性粉末对超硬材料的作用
影响预合金粉末烧结活性的因素有很多，其中比较重要的因素是合金自身的结构、粒度以及氧含量等。最后一项氧含量直接关系到合金粉末的稳定与否，也影响着合金烧结活性的高低。针对不同的合金来说，氧含量数值是不同的，铁一铜基础类水雾化预合金粉末的氧含量通常控制在3000 X 10-6左右。无论是预合金粉末还是单质金属粉末，其氧含量越低，烧结活性越高，越有利于获得高质量的烧结胎体。但氧含量的控制，必须考虑生产、包装、运输、储藏、制品工艺等多种因素，将其控制在稳定合适的范围内。低氧、高活性是水雾化预合金粉末的渐进发展方向之一。
4.3 充分发挥高冷压成型性粉末对超硬材料的作用
要想不断提升水雾化预合金粉末在超硬材料制品的应用，我们还需要解决冷压成型差的问题。对此我们可以充分发挥自动冷压机的作用，提升生产效率，确保生产质量，提升成品的持续高质量生产，提升其冷压成品率。目前，各类水雾化预合金粉末的松装密度普遍偏高，通常为3. 0-4. 2g/cm3，因而限制了其在配方中的应用比例一般不超过45%，对于松装密度>3. 5 g/cm3的粉末，其应用比例更低。因而，减少球状/类球状粉末颗粒数目，降低松装密度，改善粒度分布状态，以获取良好的冷压成型性，是水雾化预合金粉末而临的首要问题，也是今后应着力改善的重点发展方向。
4.4 充分发挥低锡/无锡化粉末对超硬材料的作用
在传统的金属粉末中，锡元素是必要组成成分之一，在经过改良后的预合金粉末中也含有少量的锡元素，这样做的主要目的就是提升胎体与超硬材料制品之间的磨损适配性，原理就是加入锡元素后能够提升预合金粉末的烧结活性，完善其组织结构，降低烧结温度，提升磨损技能。但Sn的加入，也同样带来了很大的负而影响：显著降低了烧结胎体的抗冲击能力及高温热硬性，尤其是对工程薄壁钻头、地质钻头及钢筋混凝土切割锯片等对胎体的强韧性、热硬性、磨损性要求较高的制品，Sn的负而影响尤为显著。因此，从提高烧结胎体的综合机械性能（强度、硬度、耐磨性等）的角度出发，获取细颗粒、高活性的低锡/无锡化预合金粉末，也是今后水雾化预合金粉末的重要发展趋势。
5 总结
综上所述，水雾化预合金粉末有着普通单质金属粉末不可比拟的优点，其中最突出的优点就是價格较低，质量较为稳定，把其应用在超硬材料制品中能够增加超硬材料制品的发展机遇，为超硬材料制品的推广奠定了扎实的基础。但是它在发展过程中也出现了一些问题，这些问题的出现制约着其自身的应用，水雾化预合金粉末的应用远远比不上单质粉末在超硬材料制品中的应用广泛，要想更好地发挥其在超硬材料制品中的应用还需要我们的共同努力。
参考文献
[1]李岳.金刚石制品胎体金属的预合金粉末[J].西部探矿工程，1996（6）；72-74.
[2]宋月清，廿长炎，夏志华，袁冠森.预合金粉末在金刚石工具中的应用[J].金刚石与磨料磨具工程，1997（1），2-7.