Твердые сплавы

Твердые сплавы

Киффер Р.

Металлургия, 1971 г.

Кобальт

Металлический порошок кобальта для производства твердых сплавов получают восстановлением окиси или оксалата кобальта (или муравьинокислого кобальта) водородом в тех же электрических печах с непрерывным продвижением, что и для получения металлического порошка вольфрама. Температура восстановления составляет 500—700° С. Слишком низкая температура восстановления приводит к образованию   пирофорного металла.   Большинство предприятий — изготовителей твердых  сплавов предпочитает получать кобальтовый порошок  с химических заводов [38—40].   .

Тантал и пятиокись тантала

Исходным материалом для изготовления карбида тантала является металлический порошок тантала. Более дешевым способом является изготовление ТаС из пятиокиси тантала, так как ее легко получить в чистом виде. Получение металлического порошка тантала неоднократно описывалось в литературе. В настоящее время чаще всего применяют восстановление тантала щелочными металлами или электролиз расплавленного фторотанталата калия [41—43]. Пятиокись тантала получают также из фторотанталата калия путем гидролиза или осаждения аммиаком.

Поскольку в настоящее время для изготовления твердых сплавов используют чаще всего не чистый карбид тантала, а ТаС—NbC или твердые растворы титана, вольфрама, тантала и ниобия, можно использовать и техническую тантал-ниобиевую кислоту или ферротантал-ниобий, избежав таким образом дорогостоящего разделения тантала и ниобия.

Порошок тантала также в большинстве случаев поставляют химические предприятия [44—46].

Двуокись титана

Получением двуокиси титана для изготовления карбида титана заводы твердых сплавов почти не занимаются.   Двуокись титана   соответствующей   чистоты является дешевым продуктом производства неорганических красителей [47—49]. Двуокись титана, полученная из рутила или ильменита, содержит характерные примеси серы, фосфора, мышьяка, S1O2 и щелочей. Для получения карбида титана сумма этих примесей не должна превышать 0,1%.

Сажа                       

Для карбидизации металлов и окислов обычно/применяют прессованную, прокаленную или непрокаленную ламповую сажу. Содержание золы в саже не  должно превышать 0,2%. Иногда применяют сахарный 'уголь и порошкообразный электрографит с низким содержанием золы.

В табл. 3 приведены характерные свойства (в частности содержание примесей) металлических и окисных исходных материалов [49].

Карбиды и твердые растворы карбидов

Основы получения карбидов и твердых растворов для твердосплавного производства подробно описаны в книге «Твердые материалы». Ниже приводится лишь некоторые технологические и производственные подробности.

Карбид вольфрама

При изготовлении карбида вольфрама используют в большинстве случаев металлический порошок вольфрама. Порошок подвергают сухому смешению с необходимым количеством сажи в смесительных барабанах или шаровых мельницах. Обычно добавляют 5—10% сажи сверх теоретически необходимого количества. Вследствие большой разности плотности, в частности это относится к крупнозернистому вольфрамовому порошку, следует следить за тем, чтобы не наступило расслаивание смеси. Смесь металлического порошка и сажи в прессованном или непрессованном состоянии загружают в графитовых лодочках в графитовые трубчатые печи сопротивления непрерывного действия, которые применяются также для спекания твердых сплавов WC—Со {см. спекание твердосплавных прессовок).

Диаметр графитовой трубы составляет обычно 70— 100 мм при длине 1200—1600 мм и мощности печи 50— 200усвт, Для массового производства применяют также печи, с диаметром трубы 150—300 мм при длине 1600— 2000Liai. Температура карбидизации колеблется от 1375 до 1600° С в зависимости от требуемой величины зерна карбида, которая возрастает, конечно, с повышением

температуры. Наряду с горизонтальными графитовыми трубчатыми печами сопротивления в настоящее время применяют вертикальные печи или трехфазные вертикальные электродные печи.

Большие однородные партии получают в открытых высокочастотных печах (рис. 5). Карбидизируемая смесь находится в графитовом тигле, закрывающемся крышкой с отверстиями. Теплоизоляцией для высокочастотной катушки, окружающей тигель, служит, например, окись циркония.