分析測試技術在硬質合金工業發展中的作用

菅豫梅

(四川自貢硬質合金有限責任公司,四川自貢643011)

分析測試技術在硬質合金工業發展中的作用

菅豫梅

(四川自貢硬質合金有限責任公司,四川自貢643011)

簡述硬質合金分析測試技術的發展和現況,說明測試在硬質合金工業發展中的重要性。

分析測試技術;硬質合金;發展

1 引言

分析測試是科學研究、產品質量控制和生活質量控制的“眼睛”,社會的發展離不開分析測試技術的發展,它是人們了解世界、認識世界的重要工具之一,為人類改造世界提供了有用的數據信息,通過分析測試可以了解產品的質量,通過對生產過程中產品的質量分析測試,可以及時調整生產工藝,控制生產過程,確保最終的產品質量。因此,分析測試在硬質合金工業發展中具有重要的作用。

2 硬質合金分析測試技術的發展

近些年來,作為世界最大的鎢資源國,中國也成為了世界最大的硬質合金生產國,越來越多的行業專家在關注它的發展,并撰寫了多篇論文,如《中國硬質合金工業的發展與技術進步》[1]、《我國硬質合金工業的回顧與展望》[2]、《我國鎢產業發展現狀》[3]、《中國鎢加工業的現狀與發展趨勢》[4]等,詳細介紹了中國的鎢產業及硬質合金工業的發展。隨著超細、超粗、梯度、涂層及精密件等硬質合金新產品的開發和生產,先進的分析測試設備和技術也隨之發展。

2.1 硬質合金性能測試技術的發展

傳統硬質合金性能測試主要包括硬質合金的密度、硬度、矯頑磁力、磁飽和、橫向斷裂強度、沖擊韌性以及硬質合金孔隙和非化合碳的測定、硬質合金顯微組織的金相測定。多年來,這些測試項目一直是國內整個硬質合金行業通用的檢測手段。但隨著硬質合金工業的發展,越來越多的性能測試技術引起了關注或開發應用,如耐磨零件產品的磨粒磨損測定,礦山工具的短桿斷裂韌性測定,硬質合金精密密封環的抗壓強度、彈性模量、熱膨脹系數測定,超粗礦山工具硬質合金的高溫硬度、導熱系數的測定,涂層刀片的涂層厚度和分布及顯微硬度測定,硬質合金表面應力測定等,還可利用金相圖像分析儀進行硬質合金的WC平均晶粒度及晶粒度分布測定和鈦相、鈷相分布測定,電鏡形貌、能譜分析等,使國內硬質合金性能測試設備和技術得到較快地發展。

2.2 硬質合金材質測試技術的發展

硬質合金粉末及成品材質分析主要包括粉末性能和成分測試。傳統粉末性能測定有粉末松裝密度、流速、比表面積、費氏粒度、篩分測定等,隨著對粉末顆粒均勻度要求的提高,激光粒度法測定粉末的粒度分布得到了廣泛推廣和應用,為高品質硬質合金碳化鎢原料的選擇提供了更有效的數據支持。同時,X-衍射法為單相碳化鎢原料的選擇提供了更有效的檢測手段。

傳統成分測試技術主要包括光度法、容量法(氧化還原滴定法、絡合滴定法、沉淀滴定法等)、重量法、原子吸收光度法、極譜法、直流電弧法等,除直流電弧法外,其它測試方法都是單元素測定法,操作較繁瑣,檢測周期較長,是不確定因素較多的化學檢測方法。隨著先進大型理化儀器的使用,傳統光譜雜質全分析采用的直流電弧發射光譜法被更先進的電弧直讀發射光譜法、電感耦合等離子體發射光譜法所代替,高純物質微量雜質采用的質譜法在株洲硬質合金集團有限公司得到應用,X-熒光光譜法快速測定硬質合金粉末及成品中的鈷、鎳、鈦、鉭、鈮、鎢等成分在自貢硬質合金有限責任公司得到了非常有效的應用。同時,先進快速的碳硫聯測儀、氧氮聯測儀在硬質合金行業廣泛應用,為合金碳量控制提供了先進的測試手段。

3 硬質合金分析測試現況

3.1 部分硬質合金檢測國家標準的應用較緩慢

近幾年,雖然硬質合金性能和材質檢測技術不斷發展,部分國標和行標已起草發布,但在硬質合金生產廠家的應用較少,目前主要在高等院校中應用,如硬質合金電阻率[5]、彈性模量[6]等檢測。硬質合金表面應力、導熱系數、熱膨脹系數、磨粒磨損和短桿斷裂韌性測定在“株硬”和“自硬”已開始應用,但主要還只在研發項目中應用,并未用于批量產品生產質量控制。先進的材質檢測技術,如X射線熒光法同時測定硬質合金中的多個金屬元素[7]的國家標準于2010年已正式發布,方法檢測效率和準確度高,但目前主要在自貢硬質合金有限責任公司和崇義章源鎢業股份有限公司得到了應用,“株硬”、“廈鎢”等大型硬質合金廠還未采用。

3.2 部分硬質合金金相檢測國家標準的發展較緩慢

目前,硬質合金金相國家檢測標準主要有兩項,2014年版的顯微組織的金相測定第1部分:金相照片和描述[8]以及1983年版的孔隙度和非化合碳的金相測定[9],硬質合金金相缺陷測定,如粗晶、混料、鈷池、鈦相聚集等都是各硬質合金生產廠家的內部企業標準,沒有統一規范化的測定和判定方式,在觀測視場等的選擇上也存在一定差異,因此較易產生金相結果異議。

碳量控制是硬質合金生產的重要指標,發布實施的總碳[10]和游離碳[11]測定國家標準是重量法,由于檢測周期長,多數硬質合金生產廠家都采用的檢測快速的紅外法和容量法,重量法僅作為校準結果時使用。

3.3 人員情況

硬質合金測試平臺中,缺少先進大型儀器的專業技術員和專業技師,有的專業技術員一人負責維護保養幾臺進口大型儀器,造成維護保養效果降低。

多數檢測技術員或專業技師缺少參加外部專業知識和檢測儀器使用維護知識培訓的機會,降低了相關技術員查找或解決大型檢測設備軟、硬件故障的能力,也減緩了大型儀器新檢測方法技術創新能力。

4 分析測試技術發展,調整重點

4.1 廣泛培養優秀科技人員

測試實驗室的科技人員是科技創新與發展的集體,是為科技創新提供科學準確的原始數據、基礎科技資料,為企業生產出具公證檢測數據的團隊。因此,重視和加強分析測試專業技術員和專業技師的培養,是硬質合金測試技術發展調整的重點之一。

4.2 加強先進分析測試儀器的方法開發

科學技術是第一生產力,開發自動化程度高的先進測試儀器方法,是分析檢測技術進步和提高檢測穩定性的前提基礎。因此,應用開發先進檢測儀器分析方法,提高企業成分,性能檢測水平,是硬質合金測試技術發展調整的又一重點。

4.3 先進信息化系統的開發應用

建立有效、快捷、使用方便的數據信息處理和傳遞系統,解決每日檢測數據多,原始數據不易保存、查找,工作繁瑣,容易產生人為差錯的現象。

4.4 加強國家或行業測試標準的應用性

通過同行共同參與起草和修訂國家或行業測試標準,提高硬質合金測試標準在同行中的通用性和權威性。

4.5 建立硬質合金分析測試技術公共平臺

為了更好地與硬質合金企業生產、科研緊密結合,建立硬質合金分析測試技術公共平臺是必要的。“株硬”分測中心作為國家鎢鉬及硬質合金重點試驗室,已率先建立了全國性硬質合金測試平臺。“自硬”公司質檢中心已建立省市級測試技術公共平臺,為硬質合金工業的發展提供了良好的測試技術支持。

5 結論

近幾年,隨著中國硬質合金工業的不斷發展,先進測試技術的作用也不斷加強,它為硬質合金新產品的開發及產品質量控制提供了更加有用的數據支持。因此,培養優秀的測試技術人員、加快先進測試方法的開發、建立更好的硬質合金測試技術平臺是硬質合金測試技術發展的重點。

[1] 張忠健,李仁瓊.中國硬質合金工業的發展與技術進步[J].中國鎢業,2009,24(5).

[2] 楊敏陔.我國硬質合金工業的回顧與展望[J].中國鎢業,199(7).

[3] 高建新,張芬萍,李運剛.我國鎢產業發展現狀[J].濕法冶金,2010,29(4).

[4] 趙慕越,范景蓮,劉濤,等.中國鎢加工業的現狀與發展趨勢[J].中國鎢業,2010,25(2).

[5] 國家質量技術監督局.GB/T 5166-1998燒結金屬材料和硬質合金彈性模量測定[S].北京:中國標準出版社,1998.

[6] 國家標準局.GB/T 5167-1985燒結金屬材料和硬質合金電阻率的測定[S].北京:中國標準出版社,1985.

[7] 中國國家標準化管理委員會.GB/T 26050-2010硬質合金X射線熒光測定金屬元素含量熔融法[S].北京:中國標準出版社,2010.

[8] 中國國家標準化管理委員會.GB/T 3488.1-2014硬質合金顯微組織的金相測定第1部分:金相照片和描述[S].北京:中國標準出版社,2014.

[9] 中國有色金屬工業協會.GB/T 3489-1983硬質合金孔隙度和非化合碳的金相測定[S].北京:中國標準出版社,1983.

[10]中國國家標準化管理委員會.GB/T 5124.1-2008硬質合金化學分析方法 總碳量的測定重量法[S].北京:中國標準出版社,2008.

[11]中國國家標準化管理委員會.GB/T 5124.2-2008硬質合金化學分析方法不溶(游離)碳量的測定重量法[S].北京:中國標準出版社,2008.

The Function of Analysis Test Technology in Hard Alloy Industrial Development

JIAN Yu-mei
(Zigong Cemented Carbide Corp.,Ltd,Quantity Examination Center,Zigong 643011,Sichuan China)

Summarizes the hard alloy analysis test technology development and present situation, and explains the importance of analysis test technology in hard alloy industrial development.

analysis test technology;hard alloy;development

TG135

:A

1001-5108(2015)04-0071-03

菅豫梅,高級工程師,主要從事分析檢測技術工作。