原料和工艺材料管理.docx

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1、原料和工艺材料管理原料和工艺材料管理 2.1 概述： 在硬质合金制造过程中，工艺材料制约着最终产品的特性和应用价值，是企业家、工程技术人员和研究工作者高度重视和不断创新的重要领域之一。硬质合金八十年的发展史，就是原料、工艺材料不断改进和工艺技术、装备不断创新的历史，互相影响，互相促进，谱写了硬质合金工业光辉的历史篇章。当今，一些先进的企业都把重要原料和工艺材料的技术标准视为商业秘密不予公开，也不将关键的原料和关键工艺材料对外销售，特别是向竞争对手销售。例如，高质量的SiC晶须、TiCN、超细碳化钨等都有市无货；德国的二家知名公司在挤压成型剂、注射成型剂研制方面处于领先地位，他们却只卖掺有成型剂

2、的混合料，不卖成型剂。由此可见，原料和工艺材料作为硬质合金先进制造技术体系的重要组成部分，同样存在着激烈的竞争。 2.1.1 原料的定义与分类 原料是指其主要组成元素构成制品化学组份的物质。原料绝大多数为固态物质，CVD涂层则应用多种气体原料。 原料根据其在硬质合金中的作用或存在的形式，一般又可分为硬质化合物，粘结金属、改性组元和涂层材料等四大类。 硬质化合物主要有WC、TiC、TaC、NbC、TiN、HfC、(TiW)C、TiCN、(WTiTa)C、(WTiTa)(CN)等。WC是用得最多的碳化物，一般根据粒度大小分为很多型号。固溶体则根据成份配比不同划分为若干品种。 钴粉、镍粉则是最为重要

3、的粘结金属。钴是应用最广泛的粘结金属，铁镍代钴也有较好的应用。 碳、钨常用作硬质合金中碳平衡的添加剂，钨也有用作粘结相的强化添加元素。碳化钒、碳化铬则广泛用作硬质合金制造过程中抑制晶粒长大的添加剂。有些合金中也有添加纳米氧化物、硼化物等进行强化的。 涂层材料主要有CVD涂层用TiCl4、N2、CO2、CO、CH4等气体和PVD涂层用的各种预制的靶材，如TiN、TiCN等。 2.1.2 工艺材料的定义与分类 工艺材料指参与制造过程反应或存在于中间产品中但不构成产品成份的物质和虽不直接参加反应但与制品直接接触且对产品质量产生重要影响的物质。工艺材料主要有研磨介质、成型剂、接触材料、保护气体和催化剂

4、等。 湿磨介质用得最多的是酒精，它既适合于经典的“橡胶”工艺，也适用于先进的“PEG”工艺，也可用于“石蜡”工艺。它最大的优点是料浆粘度低，物料分散性好。酒精燃点较高，安全环保，回收方便。丙酮、已烷等是在“石蜡工艺”中应用最多的研磨介质。它最大的优点是对石蜡的溶解性好，成型剂分布均匀。 成型剂是硬质合金制造过程中最重要、研究最多的工艺材料。由于成型方法多、成型剂原理不同，要求不同，种类也很多。挤压成型剂、注射成型剂、粉浆浇注成型剂等文献资料报导不少，但主要是关于原理和特性方面的陈述，真实的成份和组份几乎没有公开的。模压成型剂相对简单一些，成熟一些，公开的程度也大一些。目前最常用的模压成型剂大致

5、分为三大类，即橡胶、石蜡和聚乙二醇。 橡胶的优点是成型压力低，压坯强度高，可以用于复杂制品成型。缺点是杂质含量高，易于老化，不适合喷雾干燥，不宜于真空脱除，通常残留碳量高达。目前只有中国、俄罗斯等用于生产中低档产品和形状复杂产品。丁钠橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶是目前橡胶成型剂中应用比较多的。 石蜡的优点是既适于喷雾干燥，也适于一般混合器掺蜡制粒。石蜡纯度高，易于脱除，残留碳非常低，粒料不易老化。缺点是混合料松装密度小，压缩比大，压制压力大，压坯强度低，复杂形状产品难成型，混合料的压制性能受温度影响较大。 聚乙二醇的优点是溶于酒精和水，特别适合于喷雾干燥。它纯度高，易脱除，残留碳与石蜡相当，且成型

6、性能好，压坯强度也高。其缺点是有吸水性，对环境的温度和湿度要求高。 接触材料主要是烧结用的不同材质的舟皿、填料和舟皿涂层材料。 保护性气体主要是氢气、氮气和氩气。 催化剂主要在涂层过程中使用，如硫化氢等。 2.2 材料分供方的认证与材料验收 2.2.1 材料分供方的认证 任何一种材料的使用效果不是完全可以由实验室的检查数据可以决定的。不同制造商提供的都符合采购标准的材料，对产品质量影响程度是有差别的。选择合适的供应商是先进制造业管理者必须摆在重要议事日程的一项工作。现以WC采购为例，概述分供方认证的程序： 根据技术标准广泛收集供方产品目录和实物样品。样品一般不少于300g主要用于物理化学特性值

7、的检测，判断其是否符合本方要求。同时，进行双方分析检测结果的对照，初步判断其质量控制水平与能力。 小样质量确认后，征集3公斤大样进行分析检查和球磨试验。试验的目的是评价原料的粒度对其生产工艺的适应性，并根据试验结果调整或确认粒度允许波动范围。如果原料不能满足工艺要求，则要求对方重新供样或终止采购程序。 对供方的质量控制和质量保证能力进行深入调研。调研的目的是考核供方对符合要求的样品的生产力、质量保证能力。调研的方式包括问卷调查和现场考察。 首批订货和分供方确认。在认可供方样品质量和质量保证能力的基础上进行首批订货。首批一般为吨。对大批物料进行物理化学分析、球磨试验，确认符合要求后投入试生产。根

8、据多次分析检测结果和试生产过程的质量检测结果进行综合评价，确定是否列为正式分供方。正式分供方的确认书由质量控制部门负责人签发，并附产品规格、物化值指标等送采购部门和生产部门存档并组织实施。 2.2.2 验收 原料进入生产现场前必须通过严格验收。验收由生产计划部门下达验收指令卡，质量控制和分析检测室负责实施。分析结果必须经分析检测室主任签字，一式四份，分送计划、生产和质量控制部门。质量控制部门签发验收意见后，计划部门通知物料派送部门送料到生产现场。一般情况下，对分析检测结果不作抽查的明确规定，实验室主任可根据自己的经验对可疑结果进行抽查。 不合格的原料允许重复取样检查，检查不合格的则通知供方退货或来人到现场协商处理。 碳化钨是批量较大的重要原料，验收的环节是从供方发货前开始的。供方对确认合格产品进行包装时，必须同时按规定取样方法提供3公斤球磨试验样品。需方确定分析检测和球磨试验合格后正式通知供方发运。对一般分供方或新分供方，即使发运前验收合格，还需进行配料前的球磨试验，以进一步确认质量是否合格和确定后继的球磨制度。