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1超硬材料在精密加工中的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望精密加工指加工精度在 0.1 ～ 1μm，加工表面粗糙度在 Ra0.02 ～ 0.1μm 之間的加工方法，是國家制造工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。近幾年我國超硬材料在中、粗加工領(lǐng)域( 如石材、建材、木業(yè)等領(lǐng)域) 發(fā)展迅速，產(chǎn)品具有明顯的競爭優(yōu)勢(shì)，取代進(jìn)口并大量出口，是名副其實(shí)的超硬材料大國; 在空調(diào)壓縮機(jī)，汽車零部件和3C材料中的精密加工方面也取得了長足進(jìn)步。但另一方面，在半導(dǎo)體精密加工和高端 PCBN、PCD 方面的加工仍以進(jìn)口為主，而航空航天等行業(yè)的應(yīng)用卻剛剛起步。總體上，中國超硬材料在精加工方面與國外先進(jìn)水平仍存在較大的差距。 2. 超硬材料在精加工領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀 精密加工是衡量一個(gè)國家制造技術(shù)水平高低的重要標(biāo)志，是現(xiàn)代高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。超硬材料廣泛應(yīng)用在汽車、空調(diào)壓縮機(jī)、軸承、半導(dǎo)體、5G 手機(jī)背板、石油鉆進(jìn)以及生物醫(yī)療等領(lǐng)域的精密加工中。超高速磨削 CBN 砂輪、PCD / PCBN 超硬刀具，金剛石超薄砂輪等超硬制品在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，空調(diào)壓縮機(jī)的活塞、氣缸以及半導(dǎo)體芯片等精密加工中發(fā)揮著極重要的作用。2.1 超硬砂輪和刀具在汽車行業(yè)的應(yīng)用超硬材料已大量應(yīng)用在汽車行業(yè)的精密加工中，加工技術(shù)成熟。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、缸體、缸蓋、汽車輪轂、變速箱齒輪殼體、曲軸和凸輪軸等已廣泛使用超硬材料進(jìn)行加工，汽車領(lǐng)域的超高速磨削基本以 CBN 砂輪為主。近年來，國內(nèi)的 CBN 砂輪取得了很大的進(jìn)展，在技術(shù)水平上與國外先進(jìn)產(chǎn)品相比差距不大。但在實(shí)際應(yīng)用中汽車整機(jī)廠使用的工具大都由 國外 CBN 砂輪壟斷，國產(chǎn)CBN 砂輪主要在在汽車配件廠( 曲軸、凸輪軸等) 使用，占了80% 左右的比例。在轉(zhuǎn)向器變速箱、萬向節(jié)等配件的加工上國產(chǎn)砂輪正在逐步替代進(jìn)口砂輪。PCD 超硬刀具高速銑削已逐漸應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、缸體、缸蓋等零件的精密加工中。PCBN 刀具在氣門閥座圈，剎車盤以及發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋的精密加工也取得了很大的進(jìn)展。國產(chǎn) PCD 在性能、品種系列和質(zhì)量的穩(wěn)定性上，國外相比還存在差距在 5 年左右。PCBN 的差距比 PCD 差距更大，目前在鑄鐵類的粗加工方面國內(nèi)高含量PCBN 產(chǎn)品已占主流，但是在加工淬硬鋼的低含量PCBN 和精加工方面，仍以國外品牌為主。整車廠幾乎由國外產(chǎn)品壟斷，但近年來已有突破，國內(nèi)有少量產(chǎn)品進(jìn)入整車廠，比如已經(jīng)在國外獨(dú)資的某汽車大品牌剎車盤加工廠得到了成功應(yīng)用，近期有望全面進(jìn)入。2.2 CBN 砂輪在空調(diào)壓縮機(jī)行業(yè)的應(yīng)用近幾年國內(nèi)CBN 砂輪發(fā)展迅速，用于空調(diào)壓縮機(jī)三大部件( 活塞、氣缸、上下軸承座) 加工用的內(nèi)圓磨砂輪大幅增加?？照{(diào)壓縮機(jī)去年產(chǎn)量約為兩億臺(tái)， 全球 70%以上壓縮機(jī)廠在中國，90%的壓縮機(jī)產(chǎn)自中國。幾年前，空調(diào)壓縮機(jī)行業(yè)用的 CBN 砂輪幾乎全部使用國外產(chǎn)品，目前已被全面替代，它是超硬材料精密加工中取代國外產(chǎn)品＊成功的范例。2.3 金剛石工具在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域大量使用的高溫合金、金屬間化合物、先進(jìn)陶瓷、碳纖維復(fù)合等難加工材料，目前主要采用硬質(zhì)合金和普通磨料加工，在高溫合金和碳纖維復(fù)合材料等方面部分采用了金剛石工具，但不是主流。金剛石工具在航空航天領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。據(jù)分析，在航空機(jī)載設(shè)備(導(dǎo)航系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、機(jī)械控制系統(tǒng)等) ，發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)翼、骨架，機(jī)身蒙皮等方面均有可能使用金剛石工具，國外已經(jīng)研發(fā)出了鈦合金、碳纖維復(fù)合等新型難加工材料加工用的金剛石刀具，并且已通過有關(guān)認(rèn)證，在波音和空客公司成功使用。航空航天是超硬材料下一步應(yīng)用拓展的十分有前景的領(lǐng)域，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注。但是相對(duì)汽車領(lǐng)域來說，航空航天材料用超硬材料工具量不會(huì)很大。2.4 超硬材料在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用半導(dǎo)體行業(yè)的硅晶片精密加工、晶圓精密切割等已廣泛采用金剛石工具。在芯片背面采用精密金剛石砂輪，實(shí)現(xiàn)了硅材料的納米級(jí)精度和表面粗糙度的高效超精密加工; 采用超薄超精切割刀片切割晶圓，用減薄砂輪進(jìn)行減薄處理; 采用金剛石超薄砂輪進(jìn)行切割封裝。日本、美國占據(jù)著國內(nèi)外半導(dǎo)體行業(yè)用大部分金剛石砂輪的份額，目前國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)用砂輪 ( 切割、減薄、拋光) 80% 以上是進(jìn)口產(chǎn)品，這是國內(nèi)超硬材料在精密加工領(lǐng)域與國外差距＊大，也是產(chǎn)品進(jìn)口比例＊高的行業(yè)。2.5 CBN 砂輪在軸承行業(yè)的應(yīng)用國外企業(yè)早在 20 世紀(jì) 80 年代就開始使用CBN 砂輪內(nèi)圓磨來加工軸承，并且國外企業(yè)在中國的軸承廠基本采用國內(nèi)CBN 砂輪進(jìn)行加工。但是中國本土的軸承企業(yè)目前仍以普通磨料砂輪為主，主要原因是國內(nèi)軸承行業(yè)整體裝備水平落后，不能適應(yīng)高速磨削的發(fā)展，導(dǎo)致 CBN 砂輪在國內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備上無法使用。軸承行業(yè)產(chǎn)量大，是 CBN 砂輪應(yīng)用拓展很重要的一個(gè)領(lǐng)域。2.6 超硬材料在 3C 材料的應(yīng)用3C 電子通訊領(lǐng)域是超硬材料＊近幾年成功應(yīng)用的一個(gè)范例。聚晶金剛石輪廓刀、聚晶金剛石倒角刀、聚晶金剛石銑刀等金剛石刀具在 3C 產(chǎn)品的外殼加工上均有很好的應(yīng)用，產(chǎn)品可以一次成型，提高了效率，并且保證了產(chǎn)品的表面光潔度。雖然刀具用的PCD 以進(jìn)口為主，但是國產(chǎn) PCD 近一年來取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，產(chǎn)品性能已達(dá)到或接近國外產(chǎn)品水平，部分取代了進(jìn)口。隨著 5G 時(shí)代的到來，5G 手機(jī)背板的選材成為熱點(diǎn)，目前判斷會(huì)以氧化鋯陶瓷為主。2.7 鉆探用 PCD 復(fù)合片近年來中國油氣鉆井用 PCD 復(fù)合片取得了很大進(jìn)展，大部分產(chǎn)品性能與國外同類產(chǎn)品接近，而價(jià)格卻為國外產(chǎn)品的 80%。在國際市場也已獲得初步認(rèn)可，但在高端鉆頭和關(guān)鍵部位應(yīng)用上，國內(nèi)產(chǎn)品所占有的份額仍然較少。目前，國內(nèi)與國外的差異性主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的穩(wěn)定性與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上。2.8 微粉的深度加工金剛石微粉是精密加工必不可少的關(guān)鍵材料，但 是國內(nèi)企業(yè)對(duì)金剛石微粉的深度加工重視程度不夠。在形狀控制、表面分散性、表面純凈度、表面改性、粒度精細(xì)控制等方面還不能有效滿足使用要求。國內(nèi)外在微粉處理技術(shù)上的差距不大，產(chǎn)品互為補(bǔ)充。2.9 金剛石材料在生物醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，對(duì)醫(yī)療材料的品種和質(zhì)量提出了更高的要求，為金剛石材料的應(yīng)用開拓出一片新的市場。金剛石材料以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用在醫(yī)用刀具、醫(yī)用材料和醫(yī)藥領(lǐng)域中。由于金剛石手術(shù)刀具在手術(shù)過程中對(duì)手術(shù)部位的擠壓、撕拉損傷小、傷口邊緣整齊、易愈合，目前主要用于眼科、神經(jīng)外科、骨科、口腔科以及生物組織切片等。人體植入物是近年來醫(yī)用領(lǐng)域中的一個(gè)熱門方向，在植入體表面鍍金剛石膜，能優(yōu)化其體內(nèi)的物理化學(xué)特性和生物相容性， 在醫(yī)用材料中加入金剛石成分優(yōu)化其性能。利用納米金剛石顆粒獨(dú)特的惰性、生物相容性等性能應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域中，包括蛋白質(zhì)分離、載藥、標(biāo)記、抗癌治療、殺菌等方面有廣闊的前景。 3.國內(nèi)超硬材料在精加工中存在的問題 3.1 高端產(chǎn)品創(chuàng)新力度不強(qiáng)，差距較大近年來國內(nèi)超硬材料行業(yè)得到了迅速發(fā)展，取得了一些重大成果，但是精密加工方面，差距依然明顯。如半導(dǎo)體芯片制造中用的金剛石工具，低含量 PcBN 等，與國外同類產(chǎn)品相比仍有較大差距。半導(dǎo)體芯片制造對(duì)加工工件的平整度和精度等要求非常高，技術(shù)門檻明顯，制造難度大，目前主要被國外企業(yè)產(chǎn)品所控制。低含量的高端 PCBN 的主要差距在結(jié)合劑上， 國內(nèi)結(jié)合劑的性能與國外差距明顯。主要原因是：高端技術(shù)研究不夠，創(chuàng)新力度不強(qiáng)。3.2 上下游，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同嚴(yán)重不足超硬材料上下游企業(yè)之間的交流溝通不夠密切通暢，就材料做材料的現(xiàn)象普遍存在，缺乏現(xiàn)場感覺，上下游企業(yè)沒有找到一個(gè)合適節(jié)點(diǎn)有效對(duì)接?；A(chǔ)研究、工程化和產(chǎn)業(yè)化脫節(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，企業(yè)、學(xué)校、科研院所分工不明確，沒有充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)。汽車整車廠進(jìn)入門檻高，影響因素復(fù)雜國內(nèi)超硬制品沒有實(shí)質(zhì)進(jìn)入汽車整機(jī)廠的原因， 既有技術(shù)方面的也有非技術(shù)方面的。在技術(shù)方面，整車廠要求產(chǎn)品品質(zhì)高，質(zhì)量穩(wěn)定性好，因此用的都是國外大品牌，不輕易更換砂輪。非技術(shù)方面，雖然國內(nèi)某些品牌砂輪性能差距不大，但是仍難進(jìn)入整車 廠，其重要原因是砂輪在加工成本中所占比例小，企業(yè)改變的動(dòng)力不強(qiáng)；另一方面，國內(nèi)產(chǎn)品的品牌效應(yīng)還不強(qiáng)，用戶還在觀望和遲疑。3.3 5G 手機(jī)背板材料加工存在重大技術(shù)瓶頸用于 5G 手機(jī)背板的氧化鋯屬于難加工材料，在加工過程中砂輪易磨鈍，粉末容易堵塞砂輪，加工效率低，成品率低而且加工成本高，目前加工成本 300 元人民幣左右( 手機(jī)廠家期望值 100 元左右) 。目前國內(nèi)外均在探討和優(yōu)化技術(shù)路線，是采用磨削還是切削，尚未有定論。磨削的主要問題是效率難以滿足要求，切削的問題在于材料本身，既硬又韌，切削難度太大。總之，氧化鋯背板的加工，還存在較大的技術(shù)瓶頸。3.4 航空航天領(lǐng)域進(jìn)展緩慢短期內(nèi)難以突破由于航空航天領(lǐng)域的特殊性，對(duì)安全性和穩(wěn)定性的要求非常高，因此不會(huì)輕易地改變生產(chǎn)工藝，超硬材料短期內(nèi)還難以全面進(jìn)入航空航天領(lǐng)域。目前加工航空航天材料還是以硬質(zhì)合金刀具為主，國外大型航天航空廠家也只是少量使用超硬材料進(jìn)行加工，短期內(nèi)很難全面被取代。 4 發(fā)展展望 4.1 加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，大力推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，全面攻克5G 背板加工難題和實(shí)質(zhì)縮小半導(dǎo)體加工差距目前，國內(nèi)超硬材料在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用與國外差距明顯，產(chǎn)品被國外壟斷，主要原因是基礎(chǔ)研究嚴(yán)重不夠，缺乏有組織的攻關(guān)。由于芯片產(chǎn)品的特殊性，涉及國家的核心利益，加之具有較大的市場規(guī)模， 必須值得高度關(guān)注。行業(yè)有關(guān)組織要加大宣傳力度，及時(shí)向政府有關(guān)部門建言，獲取政策和經(jīng)費(fèi)上的支持并牽頭組織產(chǎn)學(xué)研攻關(guān)，力爭短期內(nèi)實(shí)質(zhì)性縮小差距。氧化鋯屬于難加工材料，但手機(jī)行業(yè)的特點(diǎn)是批量大，加工效率和成本要求高，這些都是超硬材料加工的優(yōu)勢(shì)，因此對(duì)超硬材料行業(yè)來說應(yīng)該是重大機(jī)遇。下一步要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究，上下游、產(chǎn)學(xué)研緊密協(xié)同，盡快確定技術(shù)路線，爭取在 2 ～ 3 年內(nèi)全面攻克 5G 陶瓷背板加工難題。4.2 加大穩(wěn)定性、針對(duì)性和擴(kuò)大片徑研究，明顯提高高端 PCD， PCBN 的產(chǎn)品性能，加快替代步伐預(yù)計(jì)國產(chǎn) PCD / PCBN 五年內(nèi)會(huì)有突破性進(jìn)展， 其中 PCD 進(jìn)展會(huì)比 PCBN 快。要加大穩(wěn)定性和針對(duì)性以及結(jié)合劑研究，針對(duì)不同的加工對(duì)象，研發(fā)細(xì)分產(chǎn)品。目前國內(nèi)主流復(fù)合片以 Φ( 30 ～ 40) mm 為主， 要加大對(duì)擴(kuò)大片徑的研究，爭取在二年內(nèi)開發(fā)出性能穩(wěn)定的 Φ60mm 片徑產(chǎn)品。同時(shí)，啟動(dòng) Φ70mm 產(chǎn)品的研發(fā)，爭取 3 ～ 5 年內(nèi)大幅度替代進(jìn)口產(chǎn)品。4.3 加強(qiáng)與汽車整車企業(yè)的聯(lián)系和溝通，做好示范工程，局部突破，以點(diǎn)帶面目前，國產(chǎn)超硬材料產(chǎn)品大規(guī)模進(jìn)入汽車整車領(lǐng)域的條件逐步成熟，3 ～ 5 年內(nèi)有望取得重大突破。要加強(qiáng)與汽車整車企業(yè)的聯(lián)系和溝通，了解企業(yè)需求， 積極宣傳國內(nèi)產(chǎn)品，根據(jù)企業(yè)提出的要求，有針對(duì)性的改進(jìn)工藝。同時(shí)，做好示范工程，先易后難，爭取局部突破，以點(diǎn)帶面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全面突破。4.4 深入調(diào)研，客觀分析，制定超硬材料在航空航天領(lǐng)域的發(fā)展對(duì)策深入調(diào)研航空航天領(lǐng)域中超硬材料的應(yīng)用情況， 分析所用材料的加工特性，確定取代技術(shù)路線，尋求突破口。在此基礎(chǔ)上，制定超硬材料在航空航天領(lǐng)域的發(fā)展對(duì)策?？傮w判斷是：超硬材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)程會(huì)比較曲折、緩慢，局部會(huì)有突破，全面替代短期內(nèi)可能性不大。4.5 加大金剛石微粉深度加工的研發(fā)力度，爭取短期內(nèi)突破技術(shù)瓶頸充分認(rèn)識(shí)金剛石微粉對(duì)精密加工的重要性，加大金剛石微粉高效率、高質(zhì)量選型分級(jí)的研發(fā)力度，爭取在短期內(nèi)突破技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)金剛石微粉的機(jī)械化高效生產(chǎn)。4.6 密切跟蹤超硬材料在軸承、陶瓷、硬質(zhì)合金以及生物醫(yī)療等行業(yè)的動(dòng)態(tài)，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域超硬材料在軸承、新型陶瓷、硬質(zhì)合金以及生物醫(yī)療等行業(yè)的應(yīng)用潛力大，已做了大量的前期工作， 應(yīng)繼續(xù)保持重點(diǎn)關(guān)注。4.7加大 NPD 研發(fā)力度，推動(dòng)高端 NPD 的產(chǎn)業(yè)化
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2數(shù)控刀具行業(yè)迎政策利好----大有可為機(jī)械零部件輕量化趨勢(shì)十分明顯。有分析報(bào)告認(rèn)為，刀具行業(yè)在數(shù)控機(jī)床已成為制造裝備主流的今天，肩負(fù)著為制造業(yè)提供關(guān)鍵裝備數(shù)控刀具的重任。制造業(yè)的加工技術(shù)水平受刀具行業(yè)整體水平的影響較大，而制造業(yè)的發(fā)展也會(huì)促進(jìn)刀具行業(yè)的發(fā)展。根據(jù)制造業(yè)發(fā)展的需要，多功能復(fù)合刀具、高速高效刀具將成為刀具發(fā)展的主流。面對(duì)日益增多的難加工材料，刀具行業(yè)必須改進(jìn)刀具材料、研發(fā)新的刀具材料和更合理的刀具結(jié)構(gòu)。硬質(zhì)合金切削刀具制造商，主要從事硬質(zhì)合金數(shù)控刀片的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售業(yè)務(wù)。一直以來，國內(nèi)中高端數(shù)控刀具市場一直被歐美、日韓刀具企業(yè)所占據(jù)，華銳工具秉承“自主研發(fā)、持續(xù)創(chuàng)新”的發(fā)展戰(zhàn)略，專注于硬質(zhì)合金數(shù)控刀片研發(fā)與應(yīng)用，不斷追求硬質(zhì)合金數(shù)控刀片整體性能的提升和制造工藝的優(yōu)化。在產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)方面，、技術(shù)積累以及先進(jìn)裝備的引進(jìn)和消化吸收，形成了在基體材料、槽型結(jié)構(gòu)、精密成型和表面涂層四大領(lǐng)域的自主核心技術(shù)，開發(fā)了車削、銑削、鉆削三大系列產(chǎn)品。據(jù)公開資料顯示，車削、銑削、鉆削三大系列產(chǎn)品的銷售收入占主營業(yè)務(wù)收入的比例分別為99.39%、99.74%和99.32%，是公司主營業(yè)務(wù)收入的主要來源。自設(shè)立以來，工具專注于硬質(zhì)合金數(shù)控刀片的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售業(yè)務(wù)，以“自主研發(fā)、持續(xù)創(chuàng)新”的企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，在硬質(zhì)合金數(shù)控刀片的研發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域不斷投入，打造高品質(zhì)、高性價(jià)比的產(chǎn)品。組建了由主管研發(fā)的副總經(jīng)理、總工程師和總工藝師規(guī)劃指導(dǎo)，設(shè)計(jì)部、工藝部和材質(zhì)部共同組織實(shí)施的完備研發(fā)模式，確定了基礎(chǔ)研究與新品開發(fā)兩個(gè)重要研發(fā)方向;研發(fā)流程包括論證、設(shè)計(jì)、研制和測試四個(gè)階段，采取“集中優(yōu)勢(shì)、單品突破”的研發(fā)戰(zhàn)略，基礎(chǔ)研究和新品開發(fā)項(xiàng)目論證立項(xiàng)后，即由公司研發(fā)體系下各科室協(xié)同配合聯(lián)合開發(fā)，充分調(diào)動(dòng)研發(fā)和生產(chǎn)內(nèi)外部要素持續(xù)推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。
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3耐磨性和韌性在傳統(tǒng)的同一硬質(zhì)合金近年來，隨著國內(nèi)國外采掘業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)硬質(zhì)合金材料也提出了越來越高的要求。高性能硬質(zhì)合金球齒、截煤齒、刨銑齒等硬質(zhì)合金鑿巖產(chǎn)品和配套工具被廣泛應(yīng)用。那么。韌性＊好的硬質(zhì)合金都包括哪些呢，高耐磨、強(qiáng)韌性是否能共同存在同一硬質(zhì)合金中？隨西迪小編一同來探討下。韌性是指材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力，材料受到使其發(fā)生形變的力時(shí)對(duì)折斷的抵抗能力。韌性越好，則發(fā)生脆性斷裂的可能性越小。常用的硬質(zhì)合金主要有鎢鈷類硬質(zhì)合金、鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金和通用硬質(zhì)合金，其中，韌性＊好的硬質(zhì)合金當(dāng)屬鎢鈷類硬質(zhì)合金，鈷的含量與韌性的關(guān)系見下圖，可以看出鈷的含量在13%-16%之間的韌性＊好。耐磨性和韌性在傳統(tǒng)的同一硬質(zhì)合金中是一對(duì)此消彼長的矛盾體，韌性＊好的硬質(zhì)合金相對(duì)來說它的耐磨性就會(huì)比較差。近些年來，國內(nèi)外多種新型硬質(zhì)合金不斷被研發(fā)，以實(shí)現(xiàn)同時(shí)具備較高耐磨性和強(qiáng)韌性，進(jìn)一步提高礦用硬質(zhì)合金的綜合性能，從而延長工具的使用壽命，提高開采效率、降低生產(chǎn)成本。我們公司專業(yè)生產(chǎn)硬質(zhì)合金高端耐磨、抗酸堿、抗沖蝕非標(biāo)類零部件、特種硬密封閥類零部件，包括閥座、閥芯、閥頭、閥軸等非標(biāo)硬密封零部件，超硬梯度復(fù)合硬面系列產(chǎn)品及耐磨復(fù)合組件系列等，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于石油、石化、煤化工、海上油田、、航天、航空工程等行業(yè)。成立14年來專業(yè)研究硬質(zhì)合金耐磨新材料，專注硬質(zhì)合金、高溫合金、新能源金屬材料、金屬基復(fù)合材料、有色金屬粉末制品及其精密加工產(chǎn)品和裝備的研制和開發(fā)。所研發(fā)硬質(zhì)合金材料滿足廣大開礦采掘業(yè)的要求，不僅是韌性＊好的硬質(zhì)合金，同時(shí)具備高耐磨、高硬度等一系列優(yōu)點(diǎn)。
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4硬質(zhì)合金的釬焊硬質(zhì)合金是以元素周期表中IVa、Va、VIa族的9種金屬碳化物和Fe、Co、Ni等鐵族金屬，通過粉末冶金方法制備而成的合金總稱。碳化物相使合金具有高的硬度和耐磨性，而粘結(jié)相則賦予合金一定的強(qiáng)度和韌性。根據(jù)成分，可以將硬質(zhì)合金分為五大類：碳化鎢基硬質(zhì)合金、碳化鈦基硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、鋼基硬質(zhì)合金及其它硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金按其應(yīng)用范圍可分為：硬質(zhì)合金切削刀具，硬質(zhì)合金模具，硬質(zhì)合金量具與耐磨零件，以及礦山石油地質(zhì)用硬質(zhì)合金四大類。一般來說，WC-Co類硬質(zhì)合金的應(yīng)用比較廣泛，可用于鑄鐵、有色金屬及其合金的切削刀具、金屬拉伸模具、沖壓模具、量具以及礦山機(jī)械和地質(zhì)勘探用耐磨零件；WC-Ti-Co類合金主要用于鋼材切削加工；WC-TiC-（NbC）-Co 類合金主要用于高硬度材質(zhì)零件的切削加工。盡管其它類型的硬質(zhì)合金近年來得到了長足的發(fā)展，并在一些特殊應(yīng)用場合取得了很大的成功，但是由于 WC-Co系（即YG類）硬質(zhì)合金具有十分優(yōu)異的綜合機(jī)械性能，這類硬質(zhì)合金是目前工業(yè)上用途＊廣、用量＊大的一類硬質(zhì)合金。1.硬質(zhì)合金釬焊時(shí)遇到的問題硬質(zhì)合金的釬焊性是較差的。這是因?yàn)橛操|(zhì)合金的含碳量較高，未經(jīng)清理的表面往往含有較多的游離碳，從而妨礙釬料的潤濕。此外，硬質(zhì)合金在釬焊的溫度下容易氧化形成氧化膜，也會(huì)影響釬料的潤濕。因此，釬焊前的表面清理對(duì)改善釬料在硬質(zhì)合金上的潤濕性是很重要的，必要時(shí)還可采取表面鍍銅或鍍鎳等措施。硬質(zhì)合金釬焊中的另一個(gè)問題是接頭易產(chǎn)生裂紋。這是因?yàn)樗木€膨脹系數(shù)僅為低碳鋼的一半，當(dāng)硬質(zhì)合金與這類鋼的基體釬焊時(shí)，會(huì)在接頭中產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，從而導(dǎo)致接頭的開裂。因此，硬質(zhì)合金與不同材料釬焊時(shí)，應(yīng)設(shè)法采取防裂措施。2.釬焊前表面處理釬焊前必須仔細(xì)地清除工件表面的氧化物、油脂、臟物及油漆等，因?yàn)槿刍说拟F料不能潤濕未經(jīng)清理的零件表面，也無法填充接頭間隙。有時(shí)，為廠改善母材的釬焊性以及提高釬焊接頭的抗腐蝕性，釬焊前還必須將零件預(yù)先鍍覆某種金屬層。（1）清除油污油污可用有機(jī)溶劑去除常用的有機(jī)溶劑有酒精、四氯化碳、汽油、三氯化烯、二氯乙烷及三氯乙烷等。小批生產(chǎn)時(shí)可將零什浸在有機(jī)溶劑中清洗干凈。大批生產(chǎn)中應(yīng)用＊廣的是在有機(jī)溶劑的蒸汽中脫脂。此外，在熱的堿溶液中清洗也可得到滿意的效果。例如鋼制零件可浸入70—80℃的10％苛性鈉溶液中脫脂，銅和銅合金零件可在50g磷酸三鈉，50g碳酸氫鈉加1L水的溶液內(nèi)清洗，溶液溫度為60～80°C。零件的脫脂也可在洗滌劑中進(jìn)行脫脂后用水仔細(xì)清洗。當(dāng)零件表面能完全被水潤濕時(shí)，表明表面油脂已去除干凈。對(duì)于形狀復(fù)雜而數(shù)量很大的小零件，也可在專門的槽子中用超聲波清洗。超聲波去油效率高。（2）清除氧化物釬焊前，零件表面的氧化物可用機(jī)械方法、化學(xué)浸蝕法和電化學(xué)浸蝕方法進(jìn)行。機(jī)械方法清理時(shí)可采用銼刀、金屬刷、砂紙、砂輪、噴砂等去除零們：表面的氧化膜。其中銼刀和砂紙清理用于單件生產(chǎn)，清理時(shí)形成的溝槽還有利于釬料的潤濕和鋪展。批量生產(chǎn)時(shí)用砂輪、金屬刷、噴砂等方法。鋁和鋁合金、鈦合金的表面不宜用機(jī)械清理法。(3)母材表面鍍覆金屬在母材表面鍍覆金屬，其主要目的是改善一些材料的釬焊性，增加釬料對(duì)母材的潤濕能力；防止母材與釬料相互作用對(duì)接頭質(zhì)量產(chǎn)生不良的影響，如防止產(chǎn)生裂紋，減少界面產(chǎn)生脆性金屬間化合物；作為釬料層，以簡化裝配過程和提高生產(chǎn)率。3.釬焊材料(1)釬料 釬焊工具鋼和硬質(zhì)合金通常采用純銅、銅鋅和銀銅釬料。純銅對(duì)各種硬質(zhì)合金均有良好的潤濕性，但需在氫的還原性氣氛中釬焊才能得到＊佳效果。同時(shí)，由于釬焊溫度高，接頭中的應(yīng)力較大，導(dǎo)致裂紋傾向增大。采用傳統(tǒng)的純銅釬焊的接頭抗剪強(qiáng)度約為150MPa，接頭塑性也較高，但不適用于高溫工作。 銅鋅釬料是釬焊工具鋼和硬質(zhì)合金＊常用的釬料。為提高釬料的潤濕性和接頭的強(qiáng)度，在釬料中常添加Mn、Ni、Fe等合金元素。例如B-Cu58ZnMn中就加有w(Mn)4％，使硬質(zhì)合金釬焊接頭的抗剪強(qiáng)度在室溫達(dá)到300～320MPa：在320°C時(shí)仍能維持220—240MPa。在B—Cu58ZnMn的基礎(chǔ)上加入少量的Co，可使釬焊接頭的抗剪強(qiáng)度達(dá)到350MPa，并且具有較高的沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度，顯著提高了刀具和鑿巖工具的使用壽命 。銀銅釬料的熔點(diǎn)較低，釬焊接頭產(chǎn)生的熱應(yīng)力較小，有利于降低硬質(zhì)合金釬焊時(shí)的開裂傾向。為改善釬料的潤濕性并提高接頭的強(qiáng)度和工作溫度，釬料中還常添加Mn、Ni等合金元素。例如B-Ag50CuZnCdNi釬料對(duì)硬質(zhì)合金的潤濕性極好，釬焊接頭具有良好的綜合性能。除上述3種類型的釬料外，對(duì)于工作在500°C以上且接頭強(qiáng)度要求較高的硬質(zhì)合金，可以選用Mn基和Ni基釬料，如B-Mn50NiCuCrCo和B-Ni75CrSiB等。對(duì)于高速鋼的釬焊，應(yīng)選擇釬焊溫度與淬火溫度相匹配的專用釬料，這種釬料分為兩類，一類為錳鐵型釬料，主要由錳鐵及硼砂組成，所釬焊的接頭抗剪強(qiáng)度一般為100MPa左右，但接頭易出現(xiàn)裂紋：另一類為含Ni、Fe、Mn和Si的特殊銅合金，用它釬焊的接頭不易產(chǎn)生裂紋，其抗剪強(qiáng)度能提高到300MPa。（2）釬劑和保護(hù)氣體釬劑的選擇應(yīng)與所焊的母材和所選的釬料相配合。工具鋼和硬質(zhì)合金釬焊時(shí)，所用的釬劑主要以硼砂和硼酸為主，并加入一些氟化物（KF、NaF、CaF2等）。銅鋅釬料配用FB301、FB302和FB105釬劑，銀銅釬料配用FB101～FB104釬劑。采用專用釬料釬焊高速鋼時(shí)，主要配用硼砂釬劑。為了防止工具鋼在釬焊加熱過程中的氧化和免除釬焊后的清理，可以采用氣體保護(hù)釬焊。保護(hù)氣體可以是惰性氣體，也可以是還原性氣體，要求氣體的露點(diǎn)應(yīng)低于-40℃.硬質(zhì)合金可在氫所保護(hù)下進(jìn)行釬焊，所需氫氣的露點(diǎn)應(yīng)低于-59℃。4. 釬焊工藝工具鋼在釬焊前必須進(jìn)行清理，機(jī)械加工的表面不必太光滑以便于材料和釬劑的潤濕和鋪展。硬質(zhì)合金的表面在釬焊前應(yīng)經(jīng)噴砂處理，或用碳化硅或金剛石砂輪打磨，清除表面過多的碳，以便于釬焊時(shí)被釬料所潤濕。含碳化鈦的硬質(zhì)合金比較難潤濕，通過在其表面上新途徑敷氧化銅或氧化鎳膏狀物，并在還原性氣氛中烘烤使銅或鎳過渡到表面上去，從而增加強(qiáng)釬料的潤濕性。碳素工具鋼的釬焊＊好在淬工序前進(jìn)行或者同時(shí)進(jìn)行。如果在淬火工序前進(jìn)行釬焊，所用釬料的固相線溫度應(yīng)高于淬火溫度范圍，以使焊件在重新加熱到淬火溫度時(shí)仍然具有足夠高的強(qiáng)度而不致失效。當(dāng)釬焊和淬火合并進(jìn)行時(shí)，選用固相線溫度接近淬火溫度的釬料。合金工具鋼的成分范圍很寬，應(yīng)根據(jù)具體鋼種確定適宜的釬料、熱處理工序以及將釬焊和熱處理工序合并的技術(shù)，從而獲得良好的接頭性能。高速鋼的淬火溫度一般高于銀銅和銅鋅釬料的熔化溫度，因此需在釬焊前進(jìn)行淬火，并在二次回火期間或之后進(jìn)行釬焊。如果必須在釬焊后進(jìn)行淬火，只能選用前述的專用釬料進(jìn)行釬焊。釬焊高速鋼刀具時(shí)采用焦炭爐比較合適，當(dāng)釬料熔化后，取出刃具并立即加壓，擠出多余的釬料，再進(jìn)行油淬，然后在550～570℃回火。硬質(zhì)合金刀片與鋼制刀桿釬焊時(shí)，宜采取加大釬縫間隙和在釬縫中施加塑性補(bǔ)償墊片的方法，并在焊后進(jìn)行緩冷，以減小釬焊應(yīng)力，防止裂紋產(chǎn)生，延長硬質(zhì)合金刀具組件的使用壽命。 5.釬焊后的清洗 釬劑殘?jiān)蠖鄶?shù)對(duì)釬焊接頭起腐蝕作用，也妨礙釬縫的檢查，需清除干凈。焊件上的釬劑殘?jiān)扔脽崴疀_洗或用一般的除渣混合液清洗，隨后用合適的酸洗液酸洗，以清除基體刀桿上的氧化膜。但注意不要使用硝酸溶液，以防腐蝕釬縫金屬。有機(jī)類軟釬劑的殘?jiān)捎闷?、酒精、丙酮等有機(jī)溶劑擦拭或清洗；氧化鋅和氯化銨等的殘?jiān)g性很強(qiáng)，應(yīng)在10%NaOH的溶液中清洗，然后用熱水或冷水洗凈，硼砂和硼酸釬劑的殘?jiān)话阌脵C(jī)械方法或在沸水中長時(shí)間浸煮來解決。6.釬焊質(zhì)量的檢驗(yàn) 釬焊接頭的檢驗(yàn)方法可分為無損檢驗(yàn)和破壞檢驗(yàn)等。下面主要是無損檢驗(yàn)的方法：（1）外觀檢查。 （2）著色檢驗(yàn)和熒光檢驗(yàn)。這兩種方法主要用來檢查因外觀檢查發(fā)現(xiàn)不了的微小裂紋、氣孔、疏松等缺陷。
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5硬質(zhì)合金加工用什么工具？切削/切割鎢鋼材質(zhì)的成套方案！硬質(zhì)合金的定義 硬質(zhì)合金是由難熔金屬的硬質(zhì)化合物和粘結(jié)金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。難熔金屬碳化物通常是指元素周期表中的鎢、鈦、鉭、釩、鉿等元素的碳化物，在硬質(zhì)合金中用得＊廣的是WC（碳化鎢）、TiC（碳化鈦）、TaC（碳化鉭）等，這些碳化物中的一種或者一種以上與粘結(jié)金屬鉆組成的合金常叫做硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時(shí)仍有很高的硬度。硬質(zhì)合金的分類按合金成分分類：分為鎢鈷類硬質(zhì)合金（簡稱：YG）；鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金（簡稱：YT）；鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金（簡稱：YW）；按形狀分類：分為球狀體，棒狀體，板狀體。硬質(zhì)合金和碳化鎢硬質(zhì)合金、鎢鋼的區(qū)別（1）硬質(zhì)合金和碳化鎢硬質(zhì)合金的區(qū)別碳化鎢硬質(zhì)合金是由碳化鎢和鈷等粘結(jié)金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料，其硬度可達(dá)到金剛石的90%左右。硬質(zhì)合金和碳化鎢硬質(zhì)合金屬于包含關(guān)系，碳化鎢硬質(zhì)合金屬于硬質(zhì)合金，但硬質(zhì)合金有很多類，碳化鎢硬質(zhì)合金只是其中一種。（2）硬質(zhì)合金和鎢鋼的區(qū)別鎢鋼是用煉鋼工藝在鋼水中加入鎢鐵作鎢的原料熔煉而成的，稱之為鎢鈦合金，譬如鎢含量15%-25%的高速鋼和部分工具鋼也被成為鎢鋼，對(duì)于鎢含量高于80%以上被成為硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金是用粉末冶金工藝以碳化鎢為主體與鈷或其他粘結(jié)金屬一起燒結(jié)而成的，其鎢含量一般在80%以上，一般在機(jī)械工程領(lǐng)域，硬度超過HRC65的合金材料，都被叫做硬質(zhì)合金。所以，鎢鋼屬于硬質(zhì)合金，但硬質(zhì)合金不一定是鎢鋼。硬質(zhì)合金的車削加工方案硬質(zhì)合金優(yōu)于其他材質(zhì)，但由于其硬度極高，很難加工，要想使硬質(zhì)合金更加廣泛應(yīng)用于行業(yè)，首先要解決硬質(zhì)合金加工難題。早期采用磨削工藝對(duì)硬質(zhì)合金進(jìn)行加工，但磨削效率太低，影響生產(chǎn)效率，之后隨著刀具材料的不斷更新，作為超硬刀具國產(chǎn)化先驅(qū)者的華菱超硬，經(jīng)過多年的實(shí)踐和反復(fù)的試驗(yàn)，＊終研制出可以車代磨的刀具材質(zhì)，采用車削代替粗磨工序，大大提高生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)成本。車削硬質(zhì)合金過程中，刀具自身硬度必須高于被加工工件的硬度，因此目前車削加工硬質(zhì)合金的刀具材質(zhì)主要以高硬度高耐熱非金屬粘合劑立方氮化硼刀具（HLCBN牌號(hào)及BNK30牌號(hào)）和金剛石刀具（CDW025牌號(hào)）為主。針對(duì)硬質(zhì)合金，華菱超硬有非常豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，可提供成套的硬質(zhì)合金加工刀具和磨削方案。硬質(zhì)合金的銑削加工方案對(duì)于硬質(zhì)合金的銑削，根據(jù)客戶需求，華菱超硬可提供CVD金剛石涂層銑刀和金剛石鑲片式銑刀，可代替電解腐蝕和電火花工藝，提高生產(chǎn)效率，和產(chǎn)品質(zhì)量，如CVD金剛石涂層銑刀對(duì)硬質(zhì)合金進(jìn)行微銑削，表面粗糙度＊小可達(dá)到0.073μm。金剛石鑲片式銑刀多為球刀，將PCD或BL-PCD（無粘結(jié)劑納米聚晶金剛石）釬焊到硬質(zhì)合金刀桿上，其中BL-PCD切削刃比傳統(tǒng)PCD工具要高，如BL-PCD球端面銑刀銑削硬質(zhì)合金模具，可實(shí)現(xiàn)小于10nm的表面粗糙度。硬質(zhì)合金的切割方案切割和切槽是硬質(zhì)合金磨削，切削外＊做常用的加工方式之一，對(duì)于1mm及以上寬的切槽，一般采用毛坯預(yù)成型或者采用刀具切削（如銑刀銑槽或者車刀加工外圓或端面槽），對(duì)于1mm以下的切槽或切斷，常用超薄切割片進(jìn)行加工。華菱超硬推出兩款金剛石超薄切割片，分別是整體型金剛石切割片和基體型金剛石切割片，主要用于硬質(zhì)合金棒材板材等的切割，開槽使用，加工效率高使用壽命長，切口光滑無崩口。
