分析測(cè)試技術(shù)在硬質(zhì)合金工業(yè)發(fā)展中的作用

菅豫梅

(四川自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司,四川自貢643011)

分析測(cè)試技術(shù)在硬質(zhì)合金工業(yè)發(fā)展中的作用

菅豫梅

(四川自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司,四川自貢643011)

簡(jiǎn)述硬質(zhì)合金分析測(cè)試技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)況,說明測(cè)試在硬質(zhì)合金工業(yè)發(fā)展中的重要性。

分析測(cè)試技術(shù);硬質(zhì)合金;發(fā)展

1 引言

分析測(cè)試是科學(xué)研究、產(chǎn)品質(zhì)量控制和生活質(zhì)量控制的“眼睛”,社會(huì)的發(fā)展離不開分析測(cè)試技術(shù)的發(fā)展,它是人們了解世界、認(rèn)識(shí)世界的重要工具之一,為人類改造世界提供了有用的數(shù)據(jù)信息,通過分析測(cè)試可以了解產(chǎn)品的質(zhì)量,通過對(duì)生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的質(zhì)量分析測(cè)試,可以及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝,控制生產(chǎn)過程,確保最終的產(chǎn)品質(zhì)量。因此,分析測(cè)試在硬質(zhì)合金工業(yè)發(fā)展中具有重要的作用。

2 硬質(zhì)合金分析測(cè)試技術(shù)的發(fā)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(zhì)合金生產(chǎn)國,越來越多的行業(yè)專家在關(guān)注它的發(fā)展,并撰寫了多篇論文,如《中國硬質(zhì)合金工業(yè)的發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步》[1]、《我國硬質(zhì)合金工業(yè)的回顧與展望》[2]、《我國鎢產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀》[3]、《中國鎢加工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)》[4]等,詳細(xì)介紹了中國的鎢產(chǎn)業(yè)及硬質(zhì)合金工業(yè)的發(fā)展。隨著超細(xì)、超粗、梯度、涂層及精密件等硬質(zhì)合金新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn),先進(jìn)的分析測(cè)試設(shè)備和技術(shù)也隨之發(fā)展。

2.1 硬質(zhì)合金性能測(cè)試技術(shù)的發(fā)展

傳統(tǒng)硬質(zhì)合金性能測(cè)試主要包括硬質(zhì)合金的密度、硬度、矯頑磁力、磁飽和、橫向斷裂強(qiáng)度、沖擊韌性以及硬質(zhì)合金孔隙和非化合碳的測(cè)定、硬質(zhì)合金顯微組織的金相測(cè)定。多年來,這些測(cè)試項(xiàng)目一直是國內(nèi)整個(gè)硬質(zhì)合金行業(yè)通用的檢測(cè)手段。但隨著硬質(zhì)合金工業(yè)的發(fā)展,越來越多的性能測(cè)試技術(shù)引起了關(guān)注或開發(fā)應(yīng)用,如耐磨零件產(chǎn)品的磨粒磨損測(cè)定,礦山工具的短桿斷裂韌性測(cè)定,硬質(zhì)合金精密密封環(huán)的抗壓強(qiáng)度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)測(cè)定,超粗礦山工具硬質(zhì)合金的高溫硬度、導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定,涂層刀片的涂層厚度和分布及顯微硬度測(cè)定,硬質(zhì)合金表面應(yīng)力測(cè)定等,還可利用金相圖像分析儀進(jìn)行硬質(zhì)合金的WC平均晶粒度及晶粒度分布測(cè)定和鈦相、鈷相分布測(cè)定,電鏡形貌、能譜分析等,使國內(nèi)硬質(zhì)合金性能測(cè)試設(shè)備和技術(shù)得到較快地發(fā)展。

2.2 硬質(zhì)合金材質(zhì)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展

硬質(zhì)合金粉末及成品材質(zhì)分析主要包括粉末性能和成分測(cè)試。傳統(tǒng)粉末性能測(cè)定有粉末松裝密度、流速、比表面積、費(fèi)氏粒度、篩分測(cè)定等,隨著對(duì)粉末顆粒均勻度要求的提高,激光粒度法測(cè)定粉末的粒度分布得到了廣泛推廣和應(yīng)用,為高品質(zhì)硬質(zhì)合金碳化鎢原料的選擇提供了更有效的數(shù)據(jù)支持。同時(shí),X-衍射法為單相碳化鎢原料的選擇提供了更有效的檢測(cè)手段。

傳統(tǒng)成分測(cè)試技術(shù)主要包括光度法、容量法(氧化還原滴定法、絡(luò)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(cè)試方法都是單元素測(cè)定法,操作較繁瑣,檢測(cè)周期較長(zhǎng),是不確定因素較多的化學(xué)檢測(cè)方法。隨著先進(jìn)大型理化儀器的使用,傳統(tǒng)光譜雜質(zhì)全分析采用的直流電弧發(fā)射光譜法被更先進(jìn)的電弧直讀發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法所代替,高純物質(zhì)微量雜質(zhì)采用的質(zhì)譜法在株洲硬質(zhì)合金集團(tuán)有限公司得到應(yīng)用,X-熒光光譜法快速測(cè)定硬質(zhì)合金粉末及成品中的鈷、鎳、鈦、鉭、鈮、鎢等成分在自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司得到了非常有效的應(yīng)用。同時(shí),先進(jìn)快速的碳硫聯(lián)測(cè)儀、氧氮聯(lián)測(cè)儀在硬質(zhì)合金行業(yè)廣泛應(yīng)用,為合金碳量控制提供了先進(jìn)的測(cè)試手段。

3 硬質(zhì)合金分析測(cè)試現(xiàn)況

3.1 部分硬質(zhì)合金檢測(cè)國家標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用較緩慢

近幾年,雖然硬質(zhì)合金性能和材質(zhì)檢測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展,部分國標(biāo)和行標(biāo)已起草發(fā)布,但在硬質(zhì)合金生產(chǎn)廠家的應(yīng)用較少,目前主要在高等院校中應(yīng)用,如硬質(zhì)合金電阻率[5]、彈性模量[6]等檢測(cè)。硬質(zhì)合金表面應(yīng)力、導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、磨粒磨損和短桿斷裂韌性測(cè)定在“株硬”和“自硬”已開始應(yīng)用,但主要還只在研發(fā)項(xiàng)目中應(yīng)用,并未用于批量產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量控制。先進(jìn)的材質(zhì)檢測(cè)技術(shù),如X射線熒光法同時(shí)測(cè)定硬質(zhì)合金中的多個(gè)金屬元素[7]的國家標(biāo)準(zhǔn)于2010年已正式發(fā)布,方法檢測(cè)效率和準(zhǔn)確度高,但目前主要在自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司和崇義章源鎢業(yè)股份有限公司得到了應(yīng)用,“株硬”、“廈鎢”等大型硬質(zhì)合金廠還未采用。

3.2 部分硬質(zhì)合金金相檢測(cè)國家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展較緩慢

目前,硬質(zhì)合金金相國家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)主要有兩項(xiàng),2014年版的顯微組織的金相測(cè)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(cè)定[9],硬質(zhì)合金金相缺陷測(cè)定,如粗晶、混料、鈷池、鈦相聚集等都是各硬質(zhì)合金生產(chǎn)廠家的內(nèi)部企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),沒有統(tǒng)一規(guī)范化的測(cè)定和判定方式,在觀測(cè)視場(chǎng)等的選擇上也存在一定差異,因此較易產(chǎn)生金相結(jié)果異議。

碳量控制是硬質(zhì)合金生產(chǎn)的重要指標(biāo),發(fā)布實(shí)施的總碳[10]和游離碳[11]測(cè)定國家標(biāo)準(zhǔn)是重量法,由于檢測(cè)周期長(zhǎng),多數(shù)硬質(zhì)合金生產(chǎn)廠家都采用的檢測(cè)快速的紅外法和容量法,重量法僅作為校準(zhǔn)結(jié)果時(shí)使用。

3.3 人員情況

硬質(zhì)合金測(cè)試平臺(tái)中,缺少先進(jìn)大型儀器的專業(yè)技術(shù)員和專業(yè)技師,有的專業(yè)技術(shù)員一人負(fù)責(zé)維護(hù)保養(yǎng)幾臺(tái)進(jìn)口大型儀器,造成維護(hù)保養(yǎng)效果降低。

多數(shù)檢測(cè)技術(shù)員或?qū)I(yè)技師缺少參加外部專業(yè)知識(shí)和檢測(cè)儀器使用維護(hù)知識(shí)培訓(xùn)的機(jī)會(huì),降低了相關(guān)技術(shù)員查找或解決大型檢測(cè)設(shè)備軟、硬件故障的能力,也減緩了大型儀器新檢測(cè)方法技術(shù)創(chuàng)新能力。

4 分析測(cè)試技術(shù)發(fā)展,調(diào)整重點(diǎn)

4.1 廣泛培養(yǎng)優(yōu)秀科技人員

測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的科技人員是科技創(chuàng)新與發(fā)展的集體,是為科技創(chuàng)新提供科學(xué)準(zhǔn)確的原始數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)科技資料,為企業(yè)生產(chǎn)出具公證檢測(cè)數(shù)據(jù)的團(tuán)隊(duì)。因此,重視和加強(qiáng)分析測(cè)試專業(yè)技術(shù)員和專業(yè)技師的培養(yǎng),是硬質(zhì)合金測(cè)試技術(shù)發(fā)展調(diào)整的重點(diǎn)之一。

4.2 加強(qiáng)先進(jìn)分析測(cè)試儀器的方法開發(fā)

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力,開發(fā)自動(dòng)化程度高的先進(jìn)測(cè)試儀器方法,是分析檢測(cè)技術(shù)進(jìn)步和提高檢測(cè)穩(wěn)定性的前提基礎(chǔ)。因此,應(yīng)用開發(fā)先進(jìn)檢測(cè)儀器分析方法,提高企業(yè)成分,性能檢測(cè)水平,是硬質(zhì)合金測(cè)試技術(shù)發(fā)展調(diào)整的又一重點(diǎn)。

4.3 先進(jìn)信息化系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用

建立有效、快捷、使用方便的數(shù)據(jù)信息處理和傳遞系統(tǒng),解決每日檢測(cè)數(shù)據(jù)多,原始數(shù)據(jù)不易保存、查找,工作繁瑣,容易產(chǎn)生人為差錯(cuò)的現(xiàn)象。

4.4 加強(qiáng)國家或行業(yè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用性

通過同行共同參與起草和修訂國家或行業(yè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),提高硬質(zhì)合金測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)在同行中的通用性和權(quán)威性。

4.5 建立硬質(zhì)合金分析測(cè)試技術(shù)公共平臺(tái)

為了更好地與硬質(zhì)合金企業(yè)生產(chǎn)、科研緊密結(jié)合,建立硬質(zhì)合金分析測(cè)試技術(shù)公共平臺(tái)是必要的?！爸暧病狈譁y(cè)中心作為國家鎢鉬及硬質(zhì)合金重點(diǎn)試驗(yàn)室,已率先建立了全國性硬質(zhì)合金測(cè)試平臺(tái)?！白杂病惫举|(zhì)檢中心已建立省市級(jí)測(cè)試技術(shù)公共平臺(tái),為硬質(zhì)合金工業(yè)的發(fā)展提供了良好的測(cè)試技術(shù)支持。

5 結(jié)論

近幾年,隨著中國硬質(zhì)合金工業(yè)的不斷發(fā)展,先進(jìn)測(cè)試技術(shù)的作用也不斷加強(qiáng),它為硬質(zhì)合金新產(chǎn)品的開發(fā)及產(chǎn)品質(zhì)量控制提供了更加有用的數(shù)據(jù)支持。因此,培養(yǎng)優(yōu)秀的測(cè)試技術(shù)人員、加快先進(jìn)測(cè)試方法的開發(fā)、建立更好的硬質(zhì)合金測(cè)試技術(shù)平臺(tái)是硬質(zhì)合金測(cè)試技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。

[1] 張忠健,李仁瓊.中國硬質(zhì)合金工業(yè)的發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步[J].中國鎢業(yè),2009,24(5).

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

[3] 高建新,張芬萍,李運(yùn)剛.我國鎢產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)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(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國鎢業(yè),2010,25(2).

[5] 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.GB/T 5166-1998燒結(jié)金屬材料和硬質(zhì)合金彈性模量測(cè)定[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1998.

[6] 國家標(biāo)準(zhǔn)局.GB/T 5167-1985燒結(jié)金屬材料和硬質(zhì)合金電阻率的測(cè)定[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1985.

[7] 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 26050-2010硬質(zhì)合金X射線熒光測(cè)定金屬元素含量熔融法[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010.

[8] 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 3488.1-2014硬質(zhì)合金顯微組織的金相測(cè)定第1部分:金相照片和描述[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2014.

[9] 中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì).GB/T 3489-1983硬質(zhì)合金孔隙度和非化合碳的金相測(cè)定[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1983.

[10]中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 5124.1-2008硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法 總碳量的測(cè)定重量法[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

[11]中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 5124.2-2008硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法不溶(游離)碳量的測(cè)定重量法[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)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(jí)工程師,主要從事分析檢測(cè)技術(shù)工作。