{"id":23063,"date":"2024-11-23T13:47:38","date_gmt":"2024-11-23T05:47:38","guid":{"rendered":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/?p=23063"},"modified":"2024-11-26T08:23:59","modified_gmt":"2024-11-26T00:23:59","slug":"common-carbide-binders","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/common-carbide-binders\/","title":{"rendered":"Analiza wydajno\u015bci 3 popularnych spoiw Cabide"},"content":{"rendered":"
\"spoiwo<\/a><\/p>\n

W\u0119gliki sk\u0142adaj\u0105 si\u0119 z w\u0119glik\u00f3w ogniotrwa\u0142ych o wysokiej wytrzyma\u0142o\u015bci na \u015bciskanie, twardo\u015bci i module spr\u0119\u017cysto\u015bci, kt\u00f3re s\u0105 trudne do odkszta\u0142cenia plastycznego podczas procesu prasowania. Aby poprawi\u0107 formowalno\u015b\u0107 proszku i zwi\u0119kszy\u0107 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 kompaktu, przed kszta\u0142towaniem nale\u017cy doda\u0107 spoiwo do materia\u0142u proszkowego.
\nJako po\u015bredni materia\u0142 pomocniczy, spoiwo musi zosta\u0107 ca\u0142kowicie usuni\u0119te na etapie odgumowania, poniewa\u017c wszelkie pozosta\u0142o\u015bci mog\u0105 stanowi\u0107 ryzyko jako\u015bciowe dla produktu. Ca\u0142kowita zawarto\u015b\u0107 w\u0119gla w stopie musi by\u0107 \u015bci\u015ble kontrolowana, aby wytwarza\u0107 wysokiej jako\u015bci produkty w\u0119glikowe. Chocia\u017c wiele czynnik\u00f3w mo\u017ce wp\u0142ywa\u0107 na ca\u0142kowit\u0105 zawarto\u015b\u0107 w\u0119gla w produktach w\u0119glikowych, zastosowanie spoiwa jest kluczowym aspektem, zw\u0142aszcza gdy jako\u015b\u0107 surowca w\u0119glika wolframu jest stabilna.<\/p>\n

Dlatego te\u017c parametry spoiwa s\u0105 kluczowym czynnikiem bezpo\u015brednio wp\u0142ywaj\u0105cym na w\u0142a\u015bciwo\u015bci p\u00f3\u0142fabrykatu i finalnego produktu spiekanego.<\/p>\n

 <\/p>\n

Stan bada\u0144 i problemy<\/h1>\n

Wed\u0142ug bada\u0144, niekt\u00f3re w\u0119glik<\/a> producenci stosowali w przesz\u0142o\u015bci jako spoiwa \u017cywice syntetyczne, dekstryn\u0119, skrobi\u0119, alkohol metylowy i celuloz\u0119. Na przyk\u0142ad Niemcy Wschodnie stosowa\u0142y mieszank\u0119 cerezyny, wosku parafinowego i oleju mineralnego z dodatkiem 48%-59%; General Electric w Stanach Zjednoczonych stosowa\u0142 skrobi\u0119, gum\u0119 i \u017cywice syntetyczne; Wielka Brytania stosowa\u0142a w\u0142\u00f3kna rozpuszczalne w wodzie i poliakrylamid; a niekt\u00f3rzy producenci dodawali nawet \u015brodki powierzchniowo czynne.<\/p>\n

Zagraniczni producenci w\u0119glik\u00f3w, wyposa\u017ceni w zaawansowany sprz\u0119t produkcyjny i wysoki poziom automatyzacji, stosuj\u0105 transport ruroci\u0105gowy do mieszanego sprz\u0119tu do przygotowywania materia\u0142\u00f3w, w pe\u0142ni automatyczne prasy o wysokiej precyzji oraz zintegrowane piece do odgumowania i spiekania pod ci\u015bnieniem wieloatmosferycznym. Spoiwami stosowanymi w zagranicznej produkcji w\u0119glik\u00f3w s\u0105 przede wszystkim parafina i PEG, przy czym medium miel\u0105cym kulowo jest parafina acetonowa, a guma jako spoiwo jest bardzo rzadka.<\/p>\n

Obecnie powszechnie stosowanymi spoiwami w krajowych producentach w\u0119glik\u00f3w s\u0105 guma, parafina i glikol polietylenowy (PEG). W zale\u017cno\u015bci od zagranicznego producenta, od kt\u00f3rego technologia zosta\u0142a wprowadzona, oraz czasu wprowadzenia, wykorzystanie ka\u017cdego producenta mo\u017ce si\u0119 r\u00f3\u017cni\u0107. Producenci, kt\u00f3rzy wprowadzili technologi\u0119 Sandvik, zazwyczaj u\u017cywaj\u0105 PEG jako spoiwa i przyjmuj\u0105 proces suszenia rozpy\u0142owego. Niekt\u00f3rzy u\u017cywaj\u0105 parafiny jako spoiwa i r\u00f3wnie\u017c przyjmuj\u0105 proces suszenia rozpy\u0142owego. Niekt\u00f3re przedsi\u0119biorstwa stosuj\u0105 kombinacj\u0119 spoiw, a tak\u017ce mieszanki gumy i parafiny. M\u015aP zasadniczo stosuj\u0105 proces gumowy, przy czym ka\u017cdy rodzaj spoiwa ma swoje zalety i wady.<\/p>\n

Spoiwa gumowe<\/h2>\n

Pod koniec lat 50. i na pocz\u0105tku lat 60. przemys\u0142 karbidowy w Chinach u\u017cywa\u0142 kauczuku butadienowo-sodowego importowanego ze Zwi\u0105zku Radzieckiego, kt\u00f3ry mia\u0142 stabiln\u0105 jako\u015b\u0107 gumy. P\u00f3\u017aniej, ze wzgl\u0119du na zmiany sytuacji, u\u017cywano produkowanego w kraju syntetycznego kauczuku butadienowo-sodowego z Lanzhou. Ze wzgl\u0119du na technologi\u0119 procesu produkcyjnego i problemy z wyposa\u017ceniem, stabilno\u015b\u0107 jako\u015bci gumy by\u0142a s\u0142aba. Kauczuk butadienowo-sodowy rozpuszczony w benzynie mia\u0142 wysok\u0105 zawarto\u015b\u0107 \u017celu, a roztw\u00f3r by\u0142 zawieszony, co utrudnia\u0142o filtracj\u0119, z wysok\u0105 zawarto\u015bci\u0105 popio\u0142u i zanieczyszcze\u0144, co mia\u0142o wp\u0142yw na normaln\u0105 produkcj\u0119 stopu.<\/p>\n

Rozpuszczalniki gumowe maj\u0105 dobr\u0105 formowalno\u015b\u0107 i mog\u0105 wyciska\u0107 produkty o z\u0142o\u017conych kszta\u0142tach i wi\u0119kszych obj\u0119to\u015bciach, a kompakt jest mniej podatny na p\u0119kanie. Jednak wady obejmuj\u0105 wysok\u0105 zawarto\u015b\u0107 popio\u0142u, wysoki resztkowy w\u0119giel, trudno\u015bci w precyzyjnej kontroli w\u0119gla, usuwanie pr\u00f3\u017cniowe i niestabiln\u0105 jako\u015b\u0107 produktu, a tak\u017ce nie nadaje si\u0119 do procesu suszenia rozpy\u0142owego.<\/p>\n

Spoiwa typu parafinowego<\/h2>\n

Paraffin is derived from petroleum refining and is a mixture of various hydrocarbons, with a small amount of liquid “impurities” present as oil, and the solid component is saturated alkanes. The properties of paraffin are ultimately determined by its chemical composition, whether they are straight-chain, branched, or cyclic structures. Paraffins can be classified into: paraffin, microcrystalline wax, montan wax, vegetable wax, animal wax, and synthetic wax. There are dozens to hundreds of different varieties, each with different molecular weight, structure, performance, and uses.
\nParafina stosowana do w\u0119glik\u00f3w sk\u0142ada si\u0119 g\u0142\u00f3wnie z normalnych alkan\u00f3w, z niewielk\u0105 ilo\u015bci\u0105 cz\u0105steczek o prostym \u0142a\u0144cuchu i w\u0119glowodor\u00f3w aromatycznych. Zakres masy cz\u0105steczkowej wynosi 360-540, z temperatur\u0105 topnienia 42-70 stopni i niewielk\u0105 rozpuszczalno\u015bci\u0105 w etanolu. Wosk mikrokrystaliczny ma mas\u0119 cz\u0105steczkow\u0105 580-700, g\u0142\u00f3wnie rozga\u0142\u0119zione cz\u0105steczki, z bardziej cyklicznymi zwi\u0105zkami w\u0119glowodorowymi. Parafina jest krucha, podczas gdy wosk mikrokrystaliczny jest mocniejszy i bardziej elastyczny, z wy\u017csz\u0105 wytrzyma\u0142o\u015bci\u0105 na rozci\u0105ganie i temperatur\u0105 topnienia, wi\u0119ksz\u0105 przyczepno\u015bci\u0105 i jest nasyconym w\u0119glowodorem o prostym \u0142a\u0144cuchu, kt\u00f3ry mo\u017ce ca\u0142kowicie ulatnia\u0107 si\u0119 w wysokich temperaturach bez pozostawiania \u017cadnych pozosta\u0142o\u015bci i jest \u0142atwo usuwany pod pr\u00f3\u017cni\u0105. Zmniejsza to trudno\u015b\u0107 kontrolowania zawarto\u015bci w\u0119gla i poprawia precyzj\u0119 zawarto\u015bci w\u0119gla w stopie, ale stop ma nisk\u0105 lepko\u015b\u0107, co skutkuje nisk\u0105 wytrzyma\u0142o\u015bci\u0105 na prasowanie i du\u017cym spr\u0119\u017cystym efektem nast\u0119pczym, co sprawia, \u017ce jest podatny na p\u0119kanie w obszarach koncentracji napr\u0119\u017ce\u0144, trudno jest produkowa\u0107 produkty o z\u0142o\u017conych kszta\u0142tach, a wypraski s\u0105 kruche i podatne na odpryskiwanie.<\/p>\n

Spoiwa polimerowe rozpuszczalne w wodzie<\/h2>\n

PEG (glikol polietylenowy) jest rozpuszczalnym w wodzie polimerem, a wed\u0142ug literatury zagranicznej PEG jest klasyfikowany jako wosk syntetyczny. Przygotowuje si\u0119 go poprzez stopniowe dodawanie tlenku etylenu do wody lub glikolu etylenowego, o masie cz\u0105steczkowej w zakresie 200-20000. PEG jest ca\u0142kowicie rozpuszczalny w wodzie i ma bardzo nisk\u0105 rozpuszczalno\u015b\u0107 w etanolu w temperaturze pokojowej (mniej ni\u017c 1%). Jest kompatybilny z wieloma substancjami i wykazuje najwi\u0119ksz\u0105 zgodno\u015b\u0107 z substancjami o wysokiej polarno\u015bci. Jest nietoksyczny i niedra\u017cni\u0105cy. Formowalno\u015b\u0107 PEG jest r\u00f3wnowa\u017cna z parafin\u0105 i ma mniej w\u0119gla resztkowego. Dlatego mo\u017cna go uzna\u0107 za bezpieczne i przyjazne dla \u015brodowiska spoiwo odpowiednie do suszenia rozpy\u0142owego. Jednak PEG ma powa\u017cn\u0105 tendencj\u0119 do poch\u0142aniania wilgoci, a jego zdolno\u015b\u0107 poch\u0142aniania wilgoci maleje wraz ze wzrostem masy cz\u0105steczkowej. Ma bardzo surowe wymagania dotycz\u0105ce wilgotno\u015bci i temperatury w \u015brodowisku pracy. Po wch\u0142oni\u0119ciu wilgoci proszek staje si\u0119 twardy, wzrasta ci\u015bnienie prasowania, a na pras\u0119 nak\u0142adane s\u0105 wy\u017csze wymagania. Ponadto trudniej jest formowa\u0107 niekt\u00f3re z\u0142o\u017cone produkty.<\/p>\n

Por\u00f3wnanie w rzeczywistej produkcji<\/h1>\n

Aby por\u00f3wna\u0107 wydajno\u015b\u0107 trzech spoiw, przygotowano trzy partie mieszanych materia\u0142\u00f3w, u\u017cywaj\u0105c kauczuku butadienowo-sodowego, parafiny i PEG jako spoiw. Podstawowy sk\u0142ad mieszanki to WC-8%Co, a p\u00f3\u0142fabrykaty zosta\u0142y \u015bci\u015bni\u0119te do tej samej wagi, a nast\u0119pnie spiekane w zintegrowanym piecu z odgazowaniem pr\u00f3\u017cniowym, aby uzyska\u0107 w\u0142a\u015bciwo\u015bci metalograficzne i fizyczne do por\u00f3wnania.<\/p>\n

<\/h2>\n

\"\"\"\"<\/h2>\n

Sekcja Eksperymentalna<\/h1>\n

Wielko\u015b\u0107 cz\u0105stek WC u\u017cyta w tym eksperymencie wynosi\u0142a 6,5 \u03bcm. Zastosowano kauczuk butadienowo-sodowy, parafin\u0119 i PEG.
\nMateria\u0142y gumowe i parafinowe wykorzystywa\u0142y benzyn\u0119 lotnicz\u0105 jako medium do mielenia na mokro, podczas gdy materia\u0142 PEG wykorzystywa\u0142 bezwodny alkohol jako medium do mielenia kulowego. Po mieleniu kulowym wszystkie materia\u0142y suszono w pr\u00f3\u017cni, przesiewano i granulowano przed prasowaniem wyprasek. Nast\u0119pnie spiekano je w pr\u00f3\u017cni i pod ci\u015bnieniem w temperaturze 1430\u00b0C.<\/p>\n

Z bezpo\u015bredniej analizy danych dotycz\u0105cych wydajno\u015bci fizycznej i mechanicznej mo\u017cna zaobserwowa\u0107, \u017ce pr\u00f3bki wykorzystuj\u0105ce parafin\u0119 i PEG jako spoiwa maj\u0105 zwi\u0119kszon\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 i zmniejszony magnetyzm, co jest znacz\u0105c\u0105 zalet\u0105 w przypadku w\u0119glik\u00f3w g\u00f3rniczych. Ponadto zdj\u0119cia metalograficzne wskazuj\u0105, \u017ce mikrostruktura wykorzystuj\u0105ca spoiwa parafinowe i PEG jest bardziej jednolita w por\u00f3wnaniu ze spoiwami gumowymi. Dzieje si\u0119 tak, poniewa\u017c parafina i PEG maj\u0105 mniej w\u0119gla resztkowego, podczas gdy spoiwa gumowe s\u0105 trudne do usuni\u0119cia, co prowadzi do wzrostu lokalnych ziaren z powodu obecno\u015bci du\u017cej ilo\u015bci w\u0119gla resztkowego.
\nZe wzgl\u0119du na brak sprz\u0119tu do granulacji natryskowej, mieszane materia\u0142y wykorzystuj\u0105ce parafin\u0119 i PEG jako spoiwa by\u0142y suszone w pr\u00f3\u017cni, a nast\u0119pnie granulowane przy u\u017cyciu r\u0119cznego sita. Mia\u0142o to znacz\u0105cy wp\u0142yw na wydajno\u015b\u0107 prasowania mieszanych materia\u0142\u00f3w, takich jak gromadzenie si\u0119 PEG w procesie suszenia powoduj\u0105ce nier\u00f3wnomierne rozmieszczenie w materiale, co prowadzi\u0142o do aglomeracji w fazie stopu. S\u0142aby efekt r\u0119cznego przesiewania parafiny r\u00f3wnie\u017c stanowi\u0142 problem. Jednak z perspektywy fizycznej wydajno\u015bci pr\u00f3bek nadal jest oczywiste, \u017ce PEG i parafina maj\u0105 przewag\u0119 nad procesem gumowym.
\nPodczas eksperymentu problem s\u0142abej formowalno\u015bci parafiny spowodowanej r\u0119cznym przesiewaniem zosta\u0142 rozwi\u0105zany poprzez zastosowanie r\u0119cznych metod wa\u017cenia i prasowania. Jednak w rzeczywistej produkcji, aby dostosowa\u0107 produkcj\u0119 na du\u017c\u0105 skal\u0119 za pomoc\u0105 maszyn samoprasuj\u0105cych, konieczne by\u0142o zwi\u0119kszenie ci\u015bnienia prasowania i wyd\u0142u\u017cenie czasu przetrzymywania, aby unikn\u0105\u0107 p\u0119kni\u0119\u0107 lub odpryskiwania materia\u0142u parafinowego, co zmniejszy\u0142oby wydajno\u015b\u0107 pracy. U\u017cycie systemu suszenia rozpy\u0142owego w celu uzyskania dobrze p\u0142yn\u0105cej mieszanki mo\u017ce skutecznie rozwi\u0105za\u0107 ten problem.
\nPowy\u017csza dyskusja jest wst\u0119pn\u0105 eksploracj\u0105 trzech powszechnie stosowanych spoiw w Chinach. Badania nad spoiwami to projekt systemowy obejmuj\u0105cy szeroki zakres wiedzy. Aby przeprowadzi\u0107 dog\u0142\u0119bne badania, nale\u017cy posiada\u0107 wiedz\u0119 z zakresu chemii organicznej, chemii polimer\u00f3w i po\u0142\u0105czy\u0107 j\u0105 z praktyczn\u0105 wiedz\u0105 produkcyjn\u0105 z zakresu metalurgii proszk\u00f3w, aby zastosowa\u0107 j\u0105 w procesie produkcji w\u0119glik\u00f3w. B\u0119dzie to zadanie d\u0142ugoterminowe i trudne.<\/p>\n

Wniosek<\/h1>\n

Wraz z ci\u0105g\u0142ym rozwojem bada\u0144 i zastosowa\u0144 materia\u0142\u00f3w w\u0119glikowych, takich jak pojawienie si\u0119 ultradrobnych i nanow\u0119glik\u00f3w oraz szerokie zastosowanie ceramiki metalowej i materia\u0142\u00f3w ceramicznych, surowce do tych produkt\u00f3w uleg\u0142y znacznym zmianom w por\u00f3wnaniu do poprzednich zwyk\u0142ych w\u0119glik\u00f3w. Maj\u0105 mniejsze rozmiary cz\u0105stek, ni\u017csze g\u0119sto\u015bci obj\u0119to\u015bciowe, gorsz\u0105 p\u0142ynno\u015b\u0107 i znacznie gorsze parametry formowania ni\u017c zwyk\u0142e w\u0119gliki. Dlatego potrzebne jest lepsze spoiwo. Konkretnie, badania mog\u0105 zosta\u0107 zainicjowane w nast\u0119puj\u0105cych trzech aspektach:
\n1. Badanie interakcji pomi\u0119dzy r\u00f3\u017cnymi rodzajami materia\u0142\u00f3w proszkowych i spoiw w celu zrozumienia wp\u0142ywu na wydajno\u015b\u0107 formowania.
\n2. Opracowywanie nowych spoiw polimerowych o r\u00f3\u017cnych w\u0142a\u015bciwo\u015bciach poprzez \u0142\u0105czenie r\u00f3\u017cnych sk\u0142adnik\u00f3w.<\/p>\n

3. Badanie charakterystyki p\u0119kania termicznego spoiw w celu spe\u0142nienia wymaga\u0144 proces\u00f3w produkcji w\u0119glik\u00f3w pod wzgl\u0119dem charakterystyki procesu i zawarto\u015bci w\u0119gla resztkowego.
\nOczekuje si\u0119, \u017ce dzi\u0119ki trzem powy\u017cszym aspektom bada\u0144 uda si\u0119 uzyska\u0107 now\u0105 generacj\u0119 spoiw charakteryzuj\u0105cych si\u0119 dobrymi parametrami formowania, przyjazno\u015bci\u0105 dla \u015brodowiska, stabilno\u015bci\u0105 dzia\u0142ania, brakiem toksyczno\u015bci i brakiem pozosta\u0142o\u015bci na poziomie molekularnym.<\/p><\/div>\n

<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Carbides are composed of refractory carbides with high compressive strength, hardness, and elastic modulus, which are difficult to plastically deform during the pressing process. To improve the formability of the powder and increase the strength of the compact, a binder must be added to the powder material before shaping. As an intermediate auxiliary material, the…<\/p>","protected":false},"author":2,"featured_media":23066,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[79],"tags":[],"class_list":["post-23063","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-materials-weekly"],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/\u56fe\u72478-1.png","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/23063","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=23063"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/23063\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media\/23066"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=23063"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=23063"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=23063"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}