Co je wolframová ocel šperky? Materiály, vlastnosti a výrobní techniky

Ponořte se do výroby šperků z wolframové oceli, od práškové metalurgie až po jemné leštění. Objevte jeho odolnost, vysokou tvrdost a stylový vzhled. Ideální pro šperkařství, návrháře a online prodejce, kteří hledají doplňky nejvyšší kvality. Získejte zasvěcené informace o jedinečném půvabu wolframové oceli a tajemstvích její výroby.

Čím vynikají šperky z wolframové oceli: Jaké jsou vlastnosti wolframových kovů: materiály, vlastnosti a výrobní techniky

Objevte šperky z wolframové oceli: vysoce kvalitní, odolné a stylové šperky pro vaši sbírku

Wolframová ocel je mezinárodně oblíbeným materiálem pro výrobu šperků. Šperky z ní vyrobené mají jedinečný kovový lesk a vysokou tvrdost, jsou odolné proti opotřebení, nevyblednou a nedeformují se, takže jsou ušlechtilé a stabilní, elegantní a jednoduché a získaly si oblibu mnoha spotřebitelů.

Oddíl I Úvod do wolframových ocelových materiálů

1. Kovový wolfram

1.1 Objev wolframu

Latinský význam slova wolfram je "bílá pěna ve vlčí tlamě". Jak může být wolfram spojován s masožravými zvířaty? Ukázalo se, že kdysi dávno, když lidé rafinovali cín z rudy, zjistili, že kdykoli ruda obsahovala určitý druh těžkého hnědáka, výtěžnost cínu prudce klesala. Tento těžký kámen požíral cín stejně jako vlk ovce. Proto byl wolfram pojmenován "bílá pěna ve vlčí tlamě".

Gallium tvoří asi jednu stotisícinu zemské kůry, patří mezi vzácné kovy a je důležitým strategickým materiálem. V přírodě se vyskytují wolfram-mangan-železné rudy (nazývané také černé wolframové rudy) a žlutošedé wolframan-vápenaté rudy (nazývané také bílé wolframové rudy). Čína má největší zásoby wolframových rud na světě. Oblast Nanling v Číně je nejbohatší oblastí galliových rud na světě, zejména jižní Jiangxi, známá jako "kovové rodné město". Dayu v Jiangxi a Shizhu Garden v Hunanu mají největší doly na gallium na světě.

Lidé wolfram objevili již v 18. století, ale teprve v roce 1850 vyrobil Wöhler čistý kovový wolfram, který se poté začal hojně používat.

1.2 Vlastnosti wolframu

(1) Fyzikální vlastnosti

Wolfram je vzácný kov s vysokým bodem tání, který patří do skupiny VIB šesté periody (druhé nejdelší periody) periodické tabulky prvků. Symbol prvku je W, atomové číslo je 74 a relativní atomová hmotnost je 183,85. Hlavní fyzikální vlastnosti wolframu jsou následující.

① Barva. Čistý wolfram je stříbřitě bílý kov připomínající ocel; pouze práškový wolfram nebo wolfram z jemných drátků je šedý nebo černý. Žárovky po delším používání zčernají, protože na vnitřní stěně žárovky je vrstva wolframového prášku.

② Bod tání. Wolfram má vysoký bod tání, velmi nízký tlak par a relativně nízkou rychlost vypařování. Wolfram se ze všech kovů nejhůře taví a nejméně se vypařuje, proto se mu říká "kov s vysokou teplotou tání". Jeho teplota tání dosahuje 3410 ℃ a teplota varu je 5927 ℃. Při rozsvícení žárovky přesahuje teplota vlákna 3000 ℃. Tak vysokou teplotu vydrží pouze wolfram, zatímco většina ostatních kovů se roztaví na kapalinu nebo se dokonce změní v páru.

③ Hustota. Hustota wolframu je velmi vysoká a dosahuje 19,35 g/cm.³, podobný zlatu, a proto jeho původní švédský význam je "těžký".

④ Tvrdost. Wolfram je velmi tvrdý a při použití nejtvrdšího diamantu jako tažné matrice se wolframový drát o průměru 1 mm protáhne více než 20 postupně se zmenšujícími diamantovými otvory, čímž se z něj vytvoří vlákno o průměru pouhých několika setin milimetru. Z 1 kg wolframového ingotu lze vytáhnout jemný drát o délce až 400 km. Žárovky, vakuové trubice, a dokonce i nové "jódové wolframové lampy" vyvinuté v posledních letech v naší zemi, používají wolfram jako vlákno.

(2) Chemické vlastnosti

Chemické vlastnosti wolframu jsou velmi stabilní; ani při zahřívání nereaguje s kyselinou chlorovodíkovou nebo sírovou a nerozpouští se v aqua regia. V aqua regia wolfram podléhá pouze pomalé povrchové oxidaci. Wolfram může rozpustit pouze vysoce korozivní směs kyseliny fluorovodíkové a dusičné.

1.3 Použití wolframu

Wolfram je široce používán v moderních technologiích jak v čistém kovu, tak ve slitině. V legovaném stavu jsou nejdůležitější legované oceli, tvrdé slitiny na bázi karbidu wolframu, slitiny odolné proti opotřebení a vysokoteplotní slitiny. Wolfram se používá především v následujících průmyslových oblastech.

(1) Ocelářský průmysl

Wolfram se většinou používá k výrobě speciální oceli. Široce používaná rychlořezná ocel obsahuje 9% ~ 24% wolframu, 3,8% ~ 4,6% chromu, 1% ~ 5% vanadu, 4% ~ 7% kobaltu a 0,7% ~ 1,5% uhlíku. Charakteristickým znakem rychlořezné oceli je, že může být samoupevněna při vysoké teplotě popouštění na vzduchu (700 ~ 800 ℃), čímž si zachovává vysokou tvrdost a odolnost proti opotřebení při teplotách 600 ~ 650 ℃. Legovaná nástrojová ocel obsahující wolfram obsahuje 0,8%~1,2% wolframu; chrom wolfram křemíková ocel obsahuje 2%~2,7% wolframu; chrom wolframová ocel obsahuje 2%~9% wolframu; chrom wolfram manganová ocel obsahuje 0,5%~1,6% wolframu. Ocel s obsahem wolframu se používá k výrobě různých nástrojů, jako jsou vrtáky, frézy, drátotažné formy, formy pro zápustky a zápustky, součásti pneumatických nástrojů atd. Magnetická wolframová ocel je permanentní magnet obsahující 5,2% ~ 6,2% wolframu, 0,68% ~ 0,78% uhlíku a 0,3% ~ 0,5% wolframu. Wolframkobaltová magnetická ocel obsahuje 11,5% ~ 14,5% wolframu, 5,5% ~ 6,5% molybdenu a 11,5% ~ 12,5% kobaltu jako tvrdých magnetických materiálů. Mají vysokou magnetickou pevnost a koercitivitu.

(2) Cementovaný karbid wolframu

Karbid wolframu má vysokou tvrdost, odolnost proti opotřebení a žáruvzdorné vlastnosti. Tyto slitiny obsahují karbid wolframu 85%~95% a kobalt 5%~14%, přičemž kobalt slouží jako pojivo a dodává slitině potřebnou pevnost. Používají se hlavně v některých slitinách pro zpracování oceli, které obsahují karbidy titanu, tantalu a niobu. Všechny tyto slitiny se vyrábějí práškovou metalurgií. Při zahřátí na 1000 ~ 1100 ℃ mají stále vysokou tvrdost a odolnost proti opotřebení. Řezná rychlost karbidových nástrojů daleko převyšuje řeznou rychlost nejlepších ocelových nástrojů. Karbid se používá hlavně pro řezné nástroje, důlní nástroje a tažné formy.

(3) Žáruvzdorné a otěruvzdorné slitiny

Jako nejobtížněji tavitelný kov je wolfram součástí mnoha žáruvzdorných slitin, například wolframu 3% ~ 15%, chromu 25% ~ 35%, kobaltu 45% ~ 65% a uhlíku 0,5% ~ 2,75%, které se používají hlavně pro díly vyžadující vysokou odolnost proti opotřebení. Například součásti ventilů v leteckých motorech, pracovní části nástrojů pro řezání forem za tepla, oběžná kola lázeňských kol, výkopová zařízení a povrchové povlaky radlic. V letecké a raketové technice a v dalších odvětvích, která vyžadují vysokou tepelnou odolnost strojních součástí, motorů a některých přístrojů, se wolfram a další slitiny roztavených kovů (tantal, niob, molybden, rhenium) používají jako žáruvzdorné materiály.

(4) Kontaktní materiály a slitiny s vysokou hustotou

Slitiny hliníku a mědi ( 10%~40% měď) a wolframu a stříbra vyrobené metodami práškové metalurgie mají dobrou elektrickou vodivost, tepelnou vodivost mědi a stříbra a odolnost wolframu proti opotřebení. Proto se stávají velmi účinnými kontaktními materiály pro výrobu pracovních součástí, jako jsou nožové spínače, jističe a elektrody pro bodové svařování. Vysokohustotní slitiny složené z wolframu 90%~95%, niklu 1%~6% a mědi 1%~4%, jakož i slitiny využívající místo mědi železo ( ~5%), se používají k výrobě rotorů gyroskopů, letadel, vyvažovacích závaží pro řídicí plochy, radiačních štítů pro radioaktivní izotopy, košů na materiál atd.

(5) Elektrické vakuové osvětlovací materiály

Z wolframu se vyrábějí elektronické elektronky, radioelektronika a rentgenová technika prostřednictvím wolframových drátů, pásků a různých kovaných součástí. Wolfram je nejlepším materiálem pro vlákna žárovek a spirálové dráty. Vysoké provozní teploty (2200-2500 °C) zajišťují vysokou světelnou účinnost, zatímco nízká míra odpařování zaručuje dlouhou životnost vláken. Z wolframových drátů se vyrábějí přímo vyhřívané katody a mřížky pro elektronické oscilátory, vysokonapěťové usměrňovače a bočně vyhřívané katody v různých elektronických přístrojích. Wolfram se používá pro anody a katody rentgenových trubic a plynových výbojek, jakož i pro kontakty rádiových zařízení a elektrody pro atomové vodíkové svářečky. Beryliový drát a beryliové tyče jsou topnými tělesy pro vysokoteplotní pece (až do 3 000 °C). Wolframové ohřívače pracují ve vodíkové atmosféře, inertní atmosféře nebo ve vakuu.

(6) Sloučeniny wolframu

Wolframan sodný se používá při výrobě některých typů barev a pigmentů, v textilním průmyslu k zatěžování tkanin a ve směsi se síranem amonným a fosforečnanem amonným k výrobě ohnivzdorných a nepromokavých tkanin; používá se také při výrobě kovového wolframu, síranu wolframu a wolframových solí, jakož i v barvivech, pigmentech, inkoustech, při elektrolytickém pokovování a dalších; používá se mimo jiné také jako katalyzátor. Kyselina wolframová je mořidlo a barvivo v textilním průmyslu a v chemickém průmyslu se používá jako katalyzátor pro výrobu vysokooktanového benzinu. Disulfid wolframu se používá jako pevné mazivo a katalyzátor při organické syntéze, například při výrobě syntetického benzinu.

2. Karbid wolframu Cementovaný karbid

Karbid wolframu lze široce používat k výrobě speciálních nástrojů, mikrovrtáků, tiskařských jehel a přesných forem a stále častěji se používá v řemeslném šperkařském průmyslu. V práškové metalurgii jsou materiály z karbidu wolframu cementované karbidem, karbid wolframu je hlavní fázovou složkou. Protože karbid wolframu je ze své podstaty křehký, je jako jeho pojivo zapotřebí houževnatý kov. Hlavní fáze poskytuje vysokou tvrdost a odolnost proti opotřebení, zatímco fáze plastického pojiva zajišťuje potřebnou houževnatost. Mezi běžně používaná pojiva patří Co, Ni, Fe-Ni, Ni-Co, Fe-Ni-Co atd.

2.1 Karbid wolframu

(1) Fyzikální vlastnosti karbidu wolframu

Hlavní sloučeninou uhlíku a wolframu je karbid wolframu s chemickým vzorcem WC. Je to černý šestihranný krystal s kovovým leskem, tvrdostí podobnou diamantu a je dobrým vodičem elektřiny a tepla. Bod tání je 2870 ℃, bod varu je 6000 ℃, tvrdost je HV 2200 a relativní hustota je 15,63 g/cm.³. Čistý karbid wolframu je křehký, ale přidáním malého množství kovů, jako je titan a kobalt, lze křehkost snížit. Další sloučeninou wolframu a uhlíku je dikarbid wolframu s chemickým vzorcem W2C, bodem tání 2860 ℃, bodem varu 6000 ℃, tvrdostí HV 3000 a relativní hustotou 17,15 g/cm.³. Jeho vlastnosti, výrobní metody a použití jsou stejné jako u karbidu wolframu.

V karbonizovaném wolframu jsou atomy uhlíku zabudovány do mezer v kovové mřížce wolframu, aniž by došlo k porušení původní kovové mřížky, a vytvářejí tak mezerovitý roztok. Proto se tyto sloučeniny nazývají také intersticiální sloučeniny.

(2) Chemické vlastnosti karbidu wolframu

Chemické vlastnosti karbidu wolframu jsou stabilní, nerozpustný ve vodě, kyselině chlorovodíkové a sírové, ale snadno rozpustný ve směsi kyseliny dusičné a fluorovodíkové.

Existují dva stabilní oxidy wolframu, WO₂ a WO₃. Mezi nimi WO₃ je termodynamicky nejstabilnější za nízké teploty a atmosférického tlaku. Proto přímá oxidace wolframu často vede k jeho vzniku. Rychlost oxidace W úzce souvisí s teplotou a je také ovlivněna atmosférou; ve vlhké atmosféře se rychlost oxidace výrazně zvyšuje nad 300 ℃.

Oxidace WC v suchém plynu probíhá velmi pomalu za vzniku WO₃. Ve vlhkém prostředí je oxidační chování WC podobné jako u W, ale ve srovnání s W má WC silnější antioxidační vlastnosti. Při vystavení WC vzduchu s relativní 95% vlhkostí je vytvořená vrstva oxidu výrazně tenčí než vrstva oxidu vytvořená na W za stejných podmínek. Důvod pasivace povrchu WC není dosud zcela objasněn. Přesto lze předpokládat, že krystalická diamantová struktura WC je v povrchové oblasti narušena, což má za následek nenasycení atomů W. Tyto atomy W rychle oxidují a snadno vytvářejí WO₃ a rozpustit ve vodě. Když se takto zoxidují a rozpustí všechny nenasycené atomy W, bude vnější vrstva krystalu obsahovat pouze atomy uhlíku. Jednou z možností je, že tyto atomy uhlíku vytvoří kovalentní vazby s atomy uhlíku v druhé vrstvě, což vede k velmi stabilní povrchové struktuře, která dává dekorativním materiálům z wolframové oceli, složeným především z karbidu, dobré antioxidační vlastnosti.

(3) Ukazatele složení prášku karbidu wolframu

Materiál z wolframové oceli se vyrábí pomocí práškové metalurgie a prášek karbidu wolframu je základním materiálem pro práškovou metalurgii, který má specifické požadavky na kvalitu. V tabulce 6-1 jsou uvedeny specifikace kvality pro práškový karbid wolframu a v tabulce 6-2 jsou uvedeny ukazatele chemického složení práškového karbidu wolframu.

Tabulka 6-1 Specifikace kvality prášku karbidu wolframu

Kategorie	Průměrná velikost částic Fisher /μm）	Celkové množství uhlíku /%	Volný uhlík/%
WC-1	≤1.0	6.08~6.18	≤0.08
WC-2	1~1. 99	6.08~6. 18	≤0.08
WC-3	2~3. 99	6.08~6.18	≤0.08
WC-4	4~5. 99	6.08~6.18	≤0.08
WC-5	6~7. 99	6.08~6.18	≤0.08
WC-6	8~11. 99	6.08~6. 18	≤0.08
WC-7	12~15.99	6.08~6. 18	≤0.08
WC-8	≥16	6.08~7. 18	≤0.08
(Státní správa technického dozoru, 1990)

Tabulka 6-2 Ukazatele chemického složení prášku karbidu wolframu

WC	Fe	Mo	Al	Si	Ca	Mn	Mg	Ni	Na
≥99.8	≤0.04	≤0.010	≤0.001	≤0.01	≤0. 005	≤0.002	≤0.002	≤0.005	≤0.003
≥99. 7	≤0. 06	≤0. 015	≤0.002	≤0. 01	≤0.008	≤0.002	≤0.004	≤0.008	≤0.005
(Státní správa technického dozoru, 1990)

(4) Velikost částic prášku karbidu wolframu

Velikost částic práškového karbidu wolframu významně ovlivňuje výkonnost materiálu. Zjemnění zrn WC může znatelně zlepšit výkon slitiny. Ultrajemnozrnná wolframová ocel má vysokou tvrdost, dobrou odolnost proti opotřebení a velmi vysokou pevnost a houževnatost.

2.2 Vazba

V práškové metalurgii wolframové oceli spojuje prášek pojivo. V závislosti na různých fázích a funkcích výroby se pojiva dělí na organická a kovová.

(1) Organické pojivo

Při vstřikování práškové metalurgie se často používají organická pojiva, která spojují částice kovového prášku a umožňují, aby směs po zahřátí v hlavni vstřikovacího stroje měla reologické a mazací vlastnosti. To znamená, že pojivo funguje jako nosič, který pohání tok prášku. Výběr pojiva je proto klíčový pro celý proces vstřikování prášku. Požadavky na organická pojiva jsou následující: ① nízké dávkování, schopné dosáhnout lepších reologických vlastností s menším množstvím pojiva; ② nereaktivní, během procesu odstraňování pojiva nedochází k chemické reakci s kovovým práškem; ③ snadno odstranitelné, nezanechávající ve výrobku zbytky uhlíku.

Organické pojivo se po spékání odstraní a netvoří konečné složení materiálu.

(2) Kovové pořadače

Prášková metalurgie obecně používá ke spojení prášku kovová pojiva. Karbidy a pojivo určují vlastnosti wolframové oceli. Ty se výrazně liší v závislosti na obsahu WC, velikosti zrn WC a přísadách slitin. Vliv karbidů na vlastnosti kompozitních materiálů se projevuje v tvrdosti a odolnosti proti opotřebení, zatímco kovové nebo slitinové pojivo se projevuje v pevnosti a houževnatosti. Mezi kovy běžně používané jako pojiva wolframové oceli patří Co, Ni, Fe, Fe-Ni, Ni-Co, Ni-Cr.₃C₂-P, Fe-Ni-Co atd.

① Kobalt. Kobalt je vynikajícím pojivem pro cementované karbidy na bázi WC a WC-TiC. Od vynálezu tvrdých slitin WC-Co v roce 1926 převládají na trhu slitiny tohoto typu s kobaltovým pojivem díky jedinečným vlastnostem ternárních systémů Co a Co-W-C. Je dobře známo, že rozpustnost WC a Co je velmi vysoká a výrazně se mění v závislosti na teplotě. Vynikající smáčivost WC a kapalného Co, stejně jako dobré vlastnosti kovových pojiv Co-W-C, způsobily, že použití Co dominuje v tvrdých slitinách.

V případě tvrdé slitiny WC-Co je vertikální průřez ternárního fázového diagramu W-C-Co podél linie Co-WC znázorněn na obrázku 6-1. Vezmeme-li jako příklad slitinu WC-Co s obsahem WC 60%, před vznikem kapalné fáze se rozpustnost WC v Co zvyšuje s rostoucí teplotou a při eutektické teplotě (přibližně 1340 ℃) se ve spékané hmotě začíná objevovat kapalná fáze eutektického složení. Při teplotě slinování (1400 ℃ ) a při udržování této teploty se slinuté těleso skládá z kapalné fáze a zbývající pevné fáze WC. Během chlazení se WC nejprve vysráží z kapalné fáze, a když teplota klesne pod eutektickou teplotu, vznikne slitina s dvoufázovou strukturou WC+γ.

Ve skutečné výrobě se složení slinutého tělesa obvykle odchyluje od linie Co-WC a slitina není složena pouze ze dvou fází γ+WC WC. Pokud je slitina bohatá na uhlík, objevuje se třífázová oblast γ+WC+C; pokud je slitina chudá na uhlík, objevuje se oblast γ+WC+η₁ se objeví třífázová oblast (obrázek 6-2). Pouze pokud se obsah uhlíku ve slinutém tělese slitiny pohybuje v rámci dvoufázové oblasti γ+WC, třetí fáze se ve slitině neobjeví. V opačném případě dojde ke vzniku uhlíkových inkluzí nebo k nedostatku uhlíku ve fázi η. Protože pevnost slitiny úzce souvisí se strukturou a složením fáze γ a výskyt fáze η₁ může vést ke zhoršení houževnatosti slitiny WC-Co, je nutné kontrolovat fázové složení slitin WC-Co, aby se zlepšily celkové vlastnosti slitin WC-Co.

Fázové složení slitiny souvisí se složením slitiny, procesem spékání atd. Ve skutečné výrobě je poměrně snadné kontrolovat fázové složení slitiny, aby se zabránilo vzniku fází, které mohou vést ke zhoršení vlastností slitiny. Dopování některých dalších složek do slitin WC-Co může změnit šířku dvoufázové oblasti γ+WC; například přidání malého množství TaC (0,5%~3%) do slitiny WC-10%Co zvyšuje šířku fázové oblasti 6,03%~6,22% a šířka fázové oblasti se zvyšuje s množstvím přidaného TaC, přičemž TiC a NbC mají podobný účinek. Kromě toho může Ni rychle rozšířit fázovou oblast s nízkým obsahem uhlíku, čímž se snižuje citlivost fázového složení slitiny na obsah uhlíku.

Výkonnost wolframové oceli typu WC-Co přímo souvisí s morfologií vrstvy vazebné fáze Co. Když Co přechází ze struktury fcc na hcp, snižuje se schopnost plastické deformace a potlačuje se tvorba trhlin. Přídavek prvků vzácných zemin významně ovlivňuje fázovou strukturu, složení a fázovou transformaci slitin WC-Co, zejména proto, že prvky vzácných zemin mohou bránit přechodu vrstvy vazebné fáze Co do struktury hcp.

Kobalt je drahý a vzácný kov s velmi omezenými zásobami. V důsledku toho se potýká s vážným problémem nedostatku zdrojů a jeho ceny neustále rostou, takže je třeba najít alternativní materiály pro kobalt.

② Nikl. Nikl, jakožto relativně levný a hojný kovový prvek, je v naší zemi poměrně bohatý na zdroje. Pokud by nikl mohl nahradit kobalt jako pojivo pro tvrdé slitiny, výrazně by to snížilo výrobní náklady tvrdých slitin. Nikl a kobalt patří do skupiny prvků železa; nikl má strukturu a vlastnosti podobné kobaltu, ale přesto existují určité rozdíly. Již dlouho se pokouší používat jako pojivo pro tvrdé slitiny místo kobaltu čistý nikl, ale vlastnosti výsledných tvrdých slitin jsou špatné. Smáčivost niklu na zrnech karbidu wolframu není tak dobrá jako u kobaltu, což vede k agregaci niklu, abnormálnímu růstu zrn karbidu wolframu a dutinám ve výrobcích. Proto nahrazení kobaltu čistým niklem pro výrobu tvrdých slitin nemůže zajistit dobré vlastnosti slitiny; pro zlepšení a zvýšení vlastností slitiny je nutné přidat do pojiva vhodné množství jiných kovových prvků. Volba přísad je klíčem k úspěchu nahrazení kobaltu niklem; přísady by měly řešit problémy agregace niklu a abnormálního růstu zrn karbidu wolframu ve slitinách niklu a kobaltu a měly by také posílit vazebnou fázi a zlepšit smáčivost niklu na zrnech karbidu wolframu, což zajistí dobrou kombinaci tvrdého a křehkého karbidu wolframu s měkkým a tvárným kovovým niklem.

③ Železo. Tvrdé slitiny s ocelovým pojivem mají širokou škálu procesních vlastností, dobré fyzikální a mechanické komplexní vlastnosti a vynikající chemickou stabilitu. Železo je hlavním prvkem vazebné fáze v tvrdých slitinách s ocelovou vazbou a může zlepšit pevnost a plasticitu slitiny. Pokud se železo používá pouze jako pojivo, má vysoké povrchové napětí, špatnou smáčivost, hrubá zrna a mnoho pórů. Pro dosažení potřebné struktury a vlastností je nezbytné přidat do tvrdých slitin s ocelovým pojivem některé další prvky, jako jsou C, Cr, Mo, W, Mn, B atd.

④ Ni-Cr₃C₂-P. Protože pevnost slitiny WC-čistý Ni je nižší než pevnost slitiny WC-Co, je nutné slévat Ni. Cr₃C₂ je běžně používaná přísada, která může zvýšit pevnost slitiny, zlepšit její odolnost proti oxidaci a korozi a omezit růst zrn WC, aby se dosáhlo jemné struktury. Pokud však obsah Cr₃C₂ je příliš vysoká, velikost pórů se odpovídajícím způsobem zvětší.

Vzhledem k vyšší teplotě slinování slitiny WC-Ni je rozpustnost karbidu wolframu v niklu vyšší, takže slitiny WC-Ni mají často vyšší pórovitost a zrna karbidu wolframu jsou také náchylná k hrubnutí. Do slitiny Ni-P se přidává malé množství fosforu ve formě meziproduktu slitiny Ni-P; slitina s nízkou teplotou tání má vysokou tekutost a silnou přilnavost ke kovům a žáruvzdorným sloučeninám; fosfor může způsobit, že se ve slitině změní vazebná fáze WC-Ni, aktivuje proces spékání a sníží teplotu spékání, čímž se zabrání růstu zrn karbidu a vzniknou materiály s nízkou pórovitostí a vysokou pevností.

⑤ Fe-Ni-Co. Vzhledem k určitým jedinečným vlastnostem kobaltu stále dominuje na trhu jako pojivo. Jeho hexagonální těsně zabalená (hcp) krystalová struktura však ovlivňuje plastické deformační vlastnosti slitiny. Nově vyvinuté pojivo Fe-Ni-Co může volbou vhodného poměru Fe:Ni:Co zlepšit únavovou pevnost a houževnatost slitiny. Slitina má smíšenou krystalovou strukturu a vynikající fyzikální vlastnosti, což z ní činí potenciální alternativu k tvrdým slitinovým pojivům.

2.3 Bez pojiva

Jak již bylo uvedeno, materiál z cementovaného karbidu wolframu vzniká přidáním pojiva do práškového karbidu ytria. Vzhledem k vysoké teplotě tání WC je téměř nemožné spékat samotný čistý WC běžnými metodami spékání (které vyžadují určitou kapalnou fázi) bez pojiva s nízkou teplotou tání, jako je Co. Přidání pojiva snižuje tvrdost, odolnost proti korozi a oxidaci materiálu a komplikuje výrobní proces. Je také náchylný k tepelnému namáhání v důsledku rozdílných koeficientů tepelné roztažnosti s WC. Konvenční metody spékání navíc nedokážou účinně potlačit růst zrn během procesu spékání, což ztěžuje získání ultrajemných tvrdých materiálů.

V posledních letech se objevila technologie spékání výbojovou plazmou, která na slisovaný vzorek prášku působí stejnosměrným pulzním napětím generovaným speciálním zařízením pro řízení výkonu. Jiskrový výboj mezi prášky umožňuje soustředit vysokoenergetické pulzy (vysokoteplotní plazma) v oblastech spojení mezi částicemi, což způsobí roztavení a spojení povrchu karbidu wolframu. Tato technologie se vyznačuje čištěním povrchu a vysokorychlostním spékáním a účinně potlačuje růst zrn během procesu spékání, čímž se stává novým směrem v procesech práškové metalurgie.

3. Ozdobný materiál z wolframové oceli

3.1 Požadavky na materiál z dekorativní wolframové oceli

Ve šperkařském průmyslu se wolframová ocel často označuje jako wolframové zlato, a to nejen proto, že wolfram je vzácný kov s nízkým výskytem na Zemi, ale také kvůli jeho fyzikálním a chemickým vlastnostem souvisejícím s wolframovou ocelí. Wolframová ocel používaná pro výrobu šperků není tradiční wolframová slitinová ocel, ale tvrdá slitina vyráběná z karbidu wolframu jako hlavní suroviny metodami práškové metalurgie. Ve srovnání s obecnými tvrdými slitinami má následující požadavky.

(1) Požadavky na obsah karbidu wolframu

WC je nový funkční materiál s vysokou tvrdostí, tepelnou stabilitou a odolností proti opotřebení. Povrchový efekt šperků z wolframové oceli úzce souvisí s jeho složením, což vyžaduje, aby obsah karbidu wolframu v materiálech z wolframové oceli dosáhl určitého množství, obvykle vyžaduje, aby složka karbidu wolframu v materiálu byla vyšší než 80%, aby se nazývala wolframové zlato. Laboratoř na jisté univerzitě ve Spojených státech amerických zjistila výzkumem a analýzou, že když obsah karbidu wolframu v materiálech z wolframové oceli dosáhne 85,7%, je leštící jas šperku nejvyšší a účinek je nejlepší. Toto číslo je také mezinárodním standardem v oboru a jeho přesnost přímo určuje kvalitu šperků z wolframové oceli. Dosažení této normy je samozřejmě také velmi obtížné, což pro většinu výrobců představuje technické překážky, které ztěžují výrobu vysoce kvalitních šperků z wolframové oceli. Tuto normu může splnit pouze několik zemí, jako je Čína, Jižní Korea a Japonsko.

(2) Požadavky na vazbu

Šperkařské materiály obecně nevyžadují žádné škodlivé účinky na lidský organismus, žádné magnetické vlastnosti a dobrou odolnost proti korozi a oxidaci. Proto se kobalt jako pojivo ve wolframové oceli pro šperky používá jen zřídka, zatímco slitiny na bázi niklu se jako pojiva používají hojně. Tvrdé slitiny WC-Ni-Cr₃C₂-P jsou ideální materiály pro výrobu šperků.

(3) Faktory ovlivňující výkonnost wolframových ocelových materiálů používaných v příslušenství

Výkonnost materiálů z wolframové oceli nesouvisí pouze s velikostí zrn WC, ale do značné míry závisí také na fázovém složení, mikrostruktuře a její formě ve slitině. Při skutečné výrobě obsahuje slitina vlivem surovin a spékacích procesů obvykle složitější organizační strukturu. Proto je při výrobě nutné přísně kontrolovat kvalitu surovin a formulovat a provádět výrobní procesy, jako je míchání, kulové mletí a spékání.

3.2 Běžné problémy s wolframovými ocelovými materiály pro šperky

Wolframová ocel je WC-Ni-Cr₃C₂-P tvrdá slitina používaná především ve šperkařství. Mezi běžné vady patří pískové díry, delaminace, shlukování niklu a nauhličování. Výše uvedené procesy, technologie, zařízení a další faktory často ovlivňují tyto čtyři vady. Tyto vady nepochybně ovlivňují fyzikální a mechanické vlastnosti šperků, kvalitu vzhledu a životnost.

(1) Písečné oko (otvor)

Na povrchu výrobku se objevují jasné hraniční kruhové nebo šupinaté černé otvory a množství pórů představuje pórovitost, která se obvykle posuzuje porovnáním se standardními snímky. Hlavní příčinou vzniku pórů je nedostatečná teplota spékání nebo doba udržování, což vede k nedostatečnému spékání. Mezi příčiny vzniku pískových děr mohou patřit následující.

① Vysoký obsah nečistot. Nečistoty v tvrdých slitinách WC-Ni jsou tvořeny především oxidem wolframu a oxidem nikelnatým, z nichž K₂O, Na₂O, MgO, CaO, SiO₂, Al₂O₃ se při teplotě slinování netaví a nemohou být smáčeny kapalnou fází, ale naopak zhoršují smáčivost kapalné fáze pro karbidy, takže při jejich mírně vysokém obsahu se výrazně zvyšuje pórovitost slitiny typu B (10~25㎛).

② Poměr přidělení složek je nevhodný. Za prvé, když obsah Cr₃C₂ je příliš vysoká a obsah tvrdé slitiny WC-Ni je nadměrný, velikost pórů se zvětší. Za druhé, pokud je obsah Ni-P nízký, Ni-P s nízkou teplotou tání má velmi vysokou tekutost a silnou přilnavost ke kovům a obtížně smáčivým sloučeninám; fosfor ve slitinách WC-Ni může způsobit, že se vazebná fáze změní, aktivuje proces spékání a sníží teplotu spékání, čímž se zabrání růstu karbidových zrn a vzniknou materiály s menším počtem pórů a vyšší pevností. Pokud se do slitiny WC-Ni přidá příliš málo Ni-P, nebude plnit funkci přísady a nedosáhne se požadovaného účinku.

③ Vliv technologií a provozu se odráží v následujících šesti aspektech.

Jedním z nich je nesprávné mokré broušení. V důsledku nepřesného přidávání bezvodého ethanolu, nedostatečného množství kuliček nebo malého průměru kuliček, uvolněných řemenů snižujících otáčky mlecího válce nebo dokonce občasného zastavení v polovině procesu nebo později dochází ke snížení účinnosti mletí, což vede k nerovnoměrnému promíchání složek. V důsledku toho některé karbidy postrádají tekutou fázi, což ztěžuje jejich úplné smrštění během procesu spékání a zanechává ve slitině zbytkové póry.

Druhým je agregace niklu. I při použití velmi jemného niklového prášku jako suroviny dochází během mokrého mletí k hrubnutí niklového prášku na velké niklové agregáty (obsahující malé množství jemného WC), které mohou během spékání lisované směsi vytvářet velké porézní defekty.

Za třetí, obsah kyslíku ve směsi je poměrně vysoký. To může vést k nedostatku uhlíku, oxidaci a zvýšenému znečištění slitiny.

Čtvrtým problémem je nerovnoměrné míchání vosku. Vzhledem k nízké rozpustnosti parafínu v benzínu při pokojové teplotě a množství použitého parafínu je obvykle více než dvojnásobné oproti syntetickému kaučuku, objem roztoku parafínu a benzínu potřebný pro určité množství směsi se odpovídajícím způsobem zvyšuje. To nejen ztěžuje mechanické míchání, ale také vede k tomu, že při ručním míchání plave na směsi značné množství roztoku; není-li proces sušení včasný, často plave na povrchu materiálu značné množství parafínu, což má za následek nerovnoměrné promíchání, který je vyloučen během nízkoteplotní fáze spékání a následně zanechává větší póry.

Pátou částicí jsou tvrdé částice niklu. V důsledku vysoké redukční teploty nebo prodloužené doby zdržení při redukci oxidu nikelnatého obsahuje výsledný práškový nikl tvrdé částice a příliš tvrdé částice niklu nelze při zhutňování rozdrtit tlakem. Protože jednotlivé částice niklu jsou relativně husté, musí být při stejné relativní hustotě drceného niklu větší dutiny.

Šestý způsob je vakuové spékání. U lisovaných dílů, které prošly odparafinováním a předspékáním, se během střední fáze vakuového spékání sníží stupeň vakua v peci v důsledku intenzivní reakce uhlíku s kyslíkem a uvolnění velkého množství plynu. V této době je třeba snížit rychlost ohřevu, aby se plyn mohl odvádět mimo pec. Aby byla reakce uhlíku s kyslíkem co nejúplnější, mělo by se kromě zvýšení vakua uvnitř pece udržovat také vakuum na teplotě 1200 ~ 1250 ℃ kvůli izolaci, která účinně snižuje pórovitost slitiny. V opačném případě rychlý ohřev a nedostatečná doba izolace zvýší pórovitost slitiny.

(2) Delaminace

Obvykle se nachází na okrajích a při malém zvětšení (100x) vypadá podobně jako špína, ale je rovnější a delší než špína. Její celková délka se při určování měří okulárovým mikrometrem. Hlavními příčinami delaminace u šperkařských slitin jsou vysoký lisovací tlak, jemné částice materiálu, nerovnoměrné míchání vosku, příliš vlhké nebo suché směsi, špatná hladkost formy atd.

(3) Akumulace niklu

Při malém zvětšení se na povrchu slitiny objevují skvrny podobné sněhovým vločkám, které připomínají květy švestek a bambusové listy. Příčiny hromadění niklu mohou být následující.

Mokré mletí. Práškový nikl se při mokrém mletí (s malým obsahem jemného WC) rozpadá na velké niklové agregáty.
Nevhodný poměr složek, mokré mletí a vakuové spékání jsou špatné. Částice jsou jemné a vysoce aktivní. Fosfor rovněž aktivuje proces spékání a snižuje teplotu spékání slitiny WC-Ni. Při vysoké teplotě spékání, vysokém stupni vakua, vysokém obsahu niklu a dlouhé době spékání převládá problém agregace niklu, což vede k výraznému odpařování nebo ztrátě niklové fáze. Vzniklé agregáty niklu nebo "niklové kaluže" jsou vnitřními příčinami, zatímco nevhodný poměr složek, mokré mletí a špatné spékání ve vakuu jsou pouze vnějšími příčinami; to znamená, že agregace niklové fáze → odpařování (odpařování) → ztráta, po které zůstává jemný WC.

(4) Karbonizace (inkluze grafitu)

Pokud jsou na nezkorodovaných brusných kotoučích při malém zvětšení pozorovány malé póry v hnízdovitých agregátech nebo vločkovité tvary, považují se za grafitové inkluze. Stupeň nauhličení lze zkontrolovat podle standardních snímků a uváděných výsledků. Hlavními příčinami jevu nauhličování ve slitinách jsou vysoký celkový obsah uhlíku a volných kyselin, nedostatečné odparafinování a nízký obsah O₂ obsah niklu v prášku.

Sekce II Charakteristika wolframové oceli šperky

1. Výhody šperků z wolframové oceli

Wolframová ocel, na Západě známá také jako wolframové zlato, má vlastnosti, které se těžko srovnávají s jinými šperkařskými materiály, což se odráží v následujících aspektech.

(1) Vysoká tvrdost: Wolframová ocel dosahuje tvrdosti 8,9 ~ 9,1 podle Mohse, což odpovídá přírodnímu safíru. Díky této vysoké tvrdosti je wolframová ocel velmi odolná proti opotřebení a není snadno náchylná k poškrábání, deformaci a dalším problémům.

(2) Vysoký jas: Po vyleštění wolframová ocel plně vyzařuje barvu a lesk podobný drahokamu a má jas jako zrcadlo.

(3) Wolframová ocel je odolná proti korozi; při testování umělého potu nekoroduje, nebledne, nemění barvu, nealergizuje a nerezaví a jeho lesk lze udržet po dlouhou dobu, což jiné kovy nedokážou.

(4) Wolframová ocel má vysokou hustotu a silnou strukturu, a je tak ušlechtilou volbou pro módní muže.

2. Nevýhody šperků z wolframové oceli

Wolframová ocel je velmi křehká a náchylná k rozbití při nárazu během výroby a používání, proto ji nelze vykládat drahými kameny.

Wolframová ocel se velmi těžko zpracovává a k jejímu opracování jsou zapotřebí diamantové lešticí nástroje.

3. Identifikace šperků z wolframové oceli

Wolframová ocel je oblíbeným materiálem na současném trhu s módními šperky, s dobrou odezvou na trhu a zisky z výrobků. Někteří obchodníci však usilují o zisk tím, že podřadné zboží vydávají za vysoce kvalitní, což běžným spotřebitelům ztěžuje jeho rozlišení.

(1) Rozdíl mezi wolframovou ocelí, nerezovou ocelí a slitinou titanu

Nerezová ocel a slitina titanu byly představeny dříve a tyto tři materiály se zásadně liší.

Nerezová ocel je vysoce legovaná ocel, která odolává korozi na vzduchu nebo v chemicky agresivních prostředích, protože obsahuje chrom, který na povrchu vytváří velmi tenký chromový film, který izoluje ocel od kyslíku, který do ní vniká, a zajišťuje odolnost proti korozi. Aby si nerezová ocel zachovala svou přirozenou odolnost proti korozi, musí obsahovat nejméně 12% chromu. Měrná hmotnost nerezové oceli je přibližně 8 g/cm³, jeho barva, která je mírně bílá, a jeho tvrdost je pouze 1/7 asi jako u hliníkové oceli.

Slitina titanu používaná pro příslušenství je obvykle průmyslově čistý titan s menší specifickou hmotností pouze 4,51 g/cm.³ asi jako 1/3 wolframové oceli. Má šedobílou barvu a tvrdost podobnou nerezové oceli.

(2) Identifikace kvality wolframové oceli

Od zavedení šperků z wolframové oceli si je oblíbili a vyhledávají je módní nadšenci ze všech společenských vrstev, zejména v Evropě a Americe, kde jsou lidé hrdí na to, že mohou nosit šperky z wolframové oceli. Vzhledem k tvrdosti a vzácnosti materiálů z wolframové oceli jsou však výrobní a zpracovatelské techniky velmi obtížné, což vede k tomu, že na trhu je mnoho nekvalitních výrobků z wolframové oceli, z nichž některé mohou dokonce poškodit lidský organismus. Tyto takzvané šperky z wolframové oceli je v Evropě a Americe zakázáno prodávat. Kvalitu šperků z wolframové oceli lze rozpoznat především podle následujících hledisek.

① Složení materiálu. Wolfram je na Zemi velmi vzácný a obsah wolframu ve špercích z wolframové oceli musí dosahovat hodnoty 80% nebo vyšší, aby se mohl nazývat wolframovou ocelí. Když obsah wolframu ve wolframové oceli dosáhne 85,7%, jas je nejvyšší a účinek je optimální. V současné době mnoho šperků z wolframové oceli na trhu tohoto obsahu zpravidla nedosahuje a může být dokonce nižší než 60%, takže takové šperky z wolframové oceli samozřejmě nejsou příliš hodnotné.

② Vzhled. Šperky z wolframové oceli se díky své tvrdosti obtížně opracovávají na hranách a v rozích. Při špatném zacházení může mít ostré hrany, které mohou způsobit poranění těla, a při nadměrném zpracování nepředvede jedinečný styl šperků z wolframové oceli. Šperky z wolframové oceli využívají techniky broušení a leštění drahých kamenů a po jemném vyleštění mohou dosáhnout lesku a zářivosti podobné drahým kamenům. Špatné techniky broušení a leštění mohou výrazně ovlivnit vzhled povrchu.

③ Velikost. Leštění šperků z wolframové oceli je téměř výhradně ruční proces, takže kontrola velikosti je velmi obtížná. Při nesprávné kontrole snadno dochází k problémům, jako jsou rozměrové odchylky a asymetrické tvary.

④ Ochrana životního prostředí a bezpečnost. To je v současné době nejzávažnější problém, a to jak na mezinárodní, tak na domácí úrovni. Z hlediska významu jsou šperky z wolframové oceli také slitinou, a protože se jedná o slitinu, obsahují další kovové složky. Je třeba zjistit, zda obsažené kovové prvky nejsou škodlivé pro lidský organismus, například kobalt.

Section III Categories of Tungsten Steel Products

The categories of tungsten steel jewelry are very diverse, with common products including rings, bracelets, pendants, and tags.

1. Plain Tungsten Steel Jewelry

Due to tungsten steel’s hard and brittle nature, products of this type are mainly made of solid metal, combined with various surface decoration methods such as laser marking, PVD, high polishing, and sandblasting. Some typical examples of tungsten steel jewelry are shown below.

2. Tungsten Steel Inlaid Jewelry

Due to the limitations of the material itself, tungsten steel jewelry currently has a limited variety and style. Some companies focus on researching and developing new processes to enhance the added value of their products. They have successfully developed a technique for inlaying gold, platinum, white K gold, silver, and other precious metals into tungsten steel rings, which not only opens up a new path for the development of tungsten steel jewelry but also enhances the intrinsic value of tungsten steel products. Examples of tungsten steel inlaid jewelry can be seen in the illustrations.

Kopírování @ Sobling.Jewelry - Výrobce šperků na zakázku, továrna na šperky OEM a ODM

Section IV Production Process of Tungsten Steel Accessories

Due to its tungsten steel’s very high melting point, poor plasticity, and tendency to become brittle and crack, it isn’t easy to cast and machine into shape. Therefore, tungsten steel jewelry is produced using powder metallurgy processes.

1. Introduction to Powder Metallurgy Technology

(1) The History of Powder Metallurgy Development

Modern powder metallurgy technology, an industrial technology recognized worldwide, has three important milestones in its development.

Overcame the difficulties arising from the casting process of refractory metals. In 1909, the production of electric lamp tungsten wires promoted the development of powder metallurgy; the emergence of powder metallurgy hard alloys in 1923 was hailed as a revolution in machining.

In the 1930s, porous oil-containing bearings were successfully produced. Subsequently, the development of powder metallurgy iron-based mechanical parts fully utilized the advantages of powder metallurgy with little or no cutting.

Develop new materials and new processes at a higher level. Following the emergence of metal ceramics and dispersion-strengthened materials in the 1940s, powder high-speed steel and powder high-temperature alloys appeared successively from the late 1960s to the early 1970s; high-strength parts can now be manufactured using powder metallurgy forging and hot isostatic pressing.

However, powder metallurgy technology has developed in recent years mainly because the automotive industry needs to produce large quantities of final or near-final products.

(2) Categories of Powder Metallurgy

① From the perspective of product forming methods, there are generally two types of powder metallurgy product forming: pressing and injection molding.

Press molding is the process of filling dry powder into a mold relying on gravity and forming it through external pressure. There are many types, and in actual industrial applications, press forming is widely used. Warm pressing, cold closed steel mold pressing, cold isostatic pressing, and hot isostatic pressing all belong to press molding.

Injection molding is the process of injecting a fine powder mixed with a large amount of thermoplastic binder into a mold.

② From the perspective of matrix materials, powder metallurgy is roughly divided into iron-based, copper-based, aluminum-based, stainless steel, magnetic materials, friction materials, magnetic steel, hard alloys, etc. However, this distinction is relatively coarse, as adding different metals, non-metals, and other additives to the matrix materials can achieve different effects, which need to be determined based on different performance requirements.

(3) Advantages of the Powder Metallurgy Process

It is possible to produce workpieces with colors that change continuously or to combine two or more materials that are difficult to dissolve, which cannot be achieved with conventional production methods.

The pressed blank that can be compressed to the final size has a high surface finish, requiring very little subsequent processing and adjustment, which can greatly save metal and cutting tools, reducing product costs.

During the production process, the materials do not melt, so there is no fear of impurities brought in by crucibles and reducing agents, and sintering is generally carried out in a vacuum and reducing atmosphere, which is not afraid of oxidation and will not contaminate the materials, allowing for the production of high-purity materials.

Can ensure the correctness and uniformity of the material composition ratio.

Powder metallurgy is suitable for producing a large quantity of products with the same shape, significantly improving production efficiency, shortening production cycles, and greatly reducing production costs.

2. The Process of Producing Tungsten Steel Jewelry Using Powder Metallurgy Technology

The basic processes of powder metallurgy include manufacturing alloy powders, mechanically compacting the powders into a workable form, sintering at a certain temperature below the alloy melting point to achieve the desired properties, and performing subsequent processing on the products (Figure 6-3).

2.1 Preparation of Raw Material Powder

(1) Requirements for the Powder

In the powder metallurgy production process, the pressed products must have sufficient mechanical strength so that cracks do not occur during spraying, pressing treatment, and transfer to the sintering furnace. Mechanical strength results from cold welding between individual powder particles but is mainly due to the mutual mechanical bonding between the particles. Therefore, there are certain requirements for the size and shape of the powder; when the powder is too coarse, it adversely affects the green strength of the blank, making it easier to produce cracks when removing the blanks from the die. Fine powders have more contact points and are more ideal than coarse particle powders, while irregularly shaped powders bond less well, so spherical particles should be prioritized.

(2) Powder Preparation Method

The existing milling methods can be broadly divided into two categories: mechanical methods and physicochemical methods. Mechanical methods can be further divided into mechanical crushing methods and atomization methods; physicochemical methods are divided into electrochemical corrosion methods, reduction methods, chemical methods, reduction-chemical methods, gas phase deposition methods, liquid phase deposition methods, and electrolysis methods.

The atomization method is the most widely used, particularly suitable for producing alloy powders. Its basic method involves high-pressure gas or water flow to strike fine metal liquid streams into very fine droplets, solidifying solid particles in the atomization chamber. Atomization can be divided into gas atomization and water atomization. Gas atomization has a relatively slow solidification rate, and the surface of the droplets tends to form spherical particles due to surface tension. The solidification rate of the water atomization method is much faster than that of the gas atomization method, and the time is also much shorter, so the effect of surface tension is not exerted, making it easier to form irregular particles. The size of atomized powders is uneven, so the powders need to be sieved to achieve uniform and fine sizes.

In recent years, research has shown that the refinement of WC grains can significantly improve the performance of alloys. Ultra-fine grain tungsten steel has high hardness, good wear resistance, and very high strength and toughness. Currently, the main preparation methods for ultra-fine WC powder include the fixed reaction method, in-situ carburization reduction method, mechanical alloying method, and spray drying—fluidized bed method, among others.

(3) Powder Preparation Process Parameters

The higher the melting temperature, the greater the pressure of the spray atomization and the finer the powder. The average particle size of the powder obtained after atomization is 45㎛, 50% of the powder, smaller than the average size.

(4) Storage of Powder

Powder exposed to air for some time will absorb moisture or gas, which may result in cracks in the powder metallurgy blanks during rolling. Therefore, the powder should undergo vacuum heat treatment, and the process parameters can refer to the temperature of 180℃, with the vacuum degree being one millibar (1bar=10⁵Pa). The powder is treated under vacuum and then vibrated to ensure uniform distribution, and then it is bagged and sealed according to the powder’s color category.

2.2 Mixing Powder

Powders in powder metallurgy can be divided into elemental or pre-alloyed metal powders. Elemental powders consist of single metal elements and can be used alone or mixed with other elemental powders to form an alloy. Pre-alloyed metal powders are alloyed during powder manufacturing, so each powder particle contains the same nominal composition. Tungsten carbide materials are generally produced using pre-alloyed metal powders.

The mixed powder is a uniform mixture of the main components, such as tungsten carbide powder, chromium carbide powder, graphite powder, nickel powder, and additives. Mold lubricant is a typical additive that can reduce the force required to eject defective finished products from the mold. Adding graphite powder provides carbon for the reduction of oxides, achieving the final carbon content of the sintered product.

After mixing the powder, place it in a dedicated mold for pressing. The design of the mold (and the pressed parts) should take into account both the powder’s flow characteristics and the mold’s pressing effect on the powder.

Although the metal powder is spherical, it does not flow according to fluid mechanics principles. This is because there is friction between the powder particles and the mold. Therefore, the design of the components should ensure that the powder can be properly distributed in the mold cavity. In addition, the lateral flow of the metal powder is also limited, which restricts the structural shapes that can be produced.

2.3 Molding and Pressing

Forming aims to produce a compact with a specific shape and size, ensuring a certain density and strength.

The molding methods are basically divided into pressure molding and non-pressure molding. Pressure molding is more common, and the most widely used method in pressure molding is compression molding.

(1) Mold

Molding first requires creating a corresponding mold based on the shape and size of the workpiece. Since very high pressure is used in powder pressing molding, there is significant friction between the metal powder and the mold wall. It is essential to ensure the quality and performance of the mold, meeting the requirements for precision, surface smoothness, and wear resistance. The mold structure design should facilitate the easy and smooth removal of blanks from the mold.

(2) Molding Process and Key Operation Points

The tungsten carbide powder’s operating parameters should be followed during pressing. Based on the characteristics of the jewelry piece, such as size and weight, preparatory work should be done before pressing, adjusting the position of the lower plunger to ensure the weight of the blank meets the requirements and adjusting the pressing pressure to ensure the height and density of the blank meet the requirements. After adjustments are completed, the mold should be fixed to the press plunger, and the powder is fed from the feed pipe into the vibrator and then sent into the mold cavity.

After the preparation work is completed, the first step of the pressing process is to place the control quantity of powder into a precisely sized die, with a die volume approximately 2.5 times that of the finished product. The powder is pressed by punches moving simultaneously up and down with pressure of 345~620MPa, and the pressed components are called “raw blanks.” The raw blanks are removed from the mold, and the process of refilling and compacting the powder is repeated. The entire cycle of forming and pressing takes about 6~10s. Therefore, the production speed can reach 600Pcs/h, and the efficiency is very high.

(3) Considerations for Molding and Pressing

When the equipment and operating process parameters are stable, the quality of the pressed blank is very stable, and the weight and dimensional consistency of batch products are good. However, if the process parameters are inappropriate, if there are inappropriate parts, and if there are quality issues with pressing, they are easy to have. Therefore, attention should be paid to the following matters during operation.

The volume of the mold cavity determines the amount of powder loaded, which directly affects the weight of the blanks.

The density of the blank is closely related to the pressing pressure. As the pressing pressure increases, the density increases, which is beneficial for obtaining dense workpieces with fewer pores. However, the pressing pressure is too high. In that case, the friction between the powder particles and the mold wall will gradually damage the mold, affecting the precision and quality of the blank and having a certain impact on the lifespan of the mold and punch.

The friction between the powder and the mold wall also affects the surface finish of the pressed part, increases the difficulty of removing blanks from the mold, and makes the blank prone to cracking. After removing the blank, residual internal stress may also lead to cracking (Figure 6-4).

2.4 Blanks Sintering

The pressed material, after forming, achieves the required final physical and mechanical properties through sintering, a key process in powder metallurgy. During the sintering process, atoms move across the surface of the powder particles to the contact points formed during the pressing process. As the sintering time increases, the contact points grow, and the powder particles bond into a solid mass containing various sizes and shapes of pores. Sintering transforms the mechanical bonding between the powder particles into metallurgical bonding. Therefore, the mechanical properties of the final product can rival those of cast or forged products with the same chemical composition.

(1) Types of Sintering

According to the reactions involved in the sintering process, sintering is divided into single-component sintering and multi-component sintering. According to the state of the bonding phase during sintering, it is further divided into solid-phase sintering and liquid-phase sintering. In addition to ordinary sintering, there are special sintering processes such as loose sintering, infiltration, and hot pressing.

The sintering temperature is lower than the melting point of the metals and alloys used for the solid-phase sintering of single-component and multi-component systems. It is achieved through high-temperature heat treatment, which causes the powder particles to bond and densify the blank, resulting from solid-state diffusion without melting. The energy for diffusion is provided by thermal energy; therefore, a higher sintering temperature can lead to stronger bonding and higher density. For the liquid-phase sintering of multi-component systems, the sintering temperature is generally lower than the melting point of the refractory components and higher than the melting point of the easily melted components.

Due to the presence of some easily oxidizable elements in the composition of tungsten steel, sintering needs to be carried out under a controlled atmosphere, and a reducing atmosphere composed of 95%N₂+5%H₂ can be used.

(2) Requirements for the Sintering Furnace

Certain requirements for the sintering furnace are specified, such as a certain output, the ability to continuously sinter for more than 24 hours, the ability to stably reach the required sintering temperature, the allowance for the use of a reducing atmosphere, and the presence of devices for conveniently quenching workpieces.

These requirements can be met when using a rotary furnace. The furnace is divided into sections, and each section can hold a certain number of workpieces in refractory containers. The furnace rotates at regular intervals, which allows for periodic loading and unloading of blanks and ensures good temperature uniformity.

When the required sintering time is reached, the sintering process ends, and post-processing can be carried out after the blanks cool down.

2.5 Common Defects of Tungsten Steel Blanks

High-quality pressed blanks are the foundation for ensuring the quality of tungsten alloy jewelry. Due to the particularity of the production process, quality issues inevitably arise during pressing production. The following lists some typical causes of defects in blanks and improvement measures.

(1) Local Density Deviation

The intermediate density is too low. The causes include excessive side area, rough mold wall, poor lubrication of the mold wall, and poor powder compressibility. Improvement measures include switching to bidirectional friction pressing, reducing the roughness of the mold wall, and adding lubricants to the mold wall or the powder.

One end has a too-low density. The causes include a large length-to-diameter or length-to-thickness ratio, a rough mold wall, poor lubrication of the mold wall, and poor compressibility of the powder material. Improvement measures include switching to bidirectional pressing, reducing the roughness of the mold wall, and adding lubricants to the mold wall or the powder material.

High or low density. The causes include improper compensation for the powder. Improvement measures include adjusting the amount of compensation powder.

The density is low in thin-walled areas. The reasons for this include the local wall thickness ratio being too large and unidirectional pressing not being suitable. Improvement measures include adopting bidirectional pressing, reducing mold wall roughness, and adding additives to local areas of the mold wall.

(2) Crack

Cracks at the corner. The causes include improper powder filling compensation, poor powder compressibility, and incorrect demolding method. Improvement measures include adjusting the compensation of powder filling, improving the compressibility of the powder, and using the correct demolding method; for external products, a pressure sleeve should be used, and the flange should be de-molded first with the pressure sleeve.

Side cracking. The causes include the inner hole of the female mold decreasing in size along the demolding direction. For example, in processing, the forming part has been severely worn, and there are burrs at the outlet; the graphite powder in the raw material is segregated and layered; the upper and lower surfaces of the press are uneven, or the verticality and parallelism of the mold exceed the standard; poor powder compressibility. Improvement measures include machining a demolding taper along the demolding direction of the female mold, adding some lubricant to the raw material to avoid graphite segregation, improving the flatness of the press and mold, and improving the compressibility of the raw material.

Diagonal cracks. The causes include poor mold rigidity, excessive pressing pressure, and poor powder pressing performance. Improvement measures include increasing the wall thickness of the female mold, switching to a circular mold sleeve, improving the powder pressing performance, and reducing the pressing pressure (to achieve the same density).

(3) Wrinkling

Wrinkling at the inner corner of the platform. The causes include the large hole core rod being pressed down too early, the end platform already being formed, and when the thin-walled sleeve continues to be pressed, the powder flow breaks through the already formed area and reshapes it. Repeated cycles can lead to wrinkling. Improvement measures include increasing the final pressing amount of the large hole core rod, appropriately reducing the density of the thin-walled area, and appropriately reducing the radius at the corners.

Outer spherical wrinkling. The causes include the already formed spherical surface during the pressing process being continuously broken by the flowing powder and constantly reformed as a result. Improvement measures include appropriately reducing the pressing density, using powders with a larger loose bulk density, final rolling to eliminate, and switching to elastic molding.

Overpressure wrinkling. The causes include excessive local unit pressure, crushing the surface of the formed part, losing plasticity, and being unable to reshape during further pressing. Improvement measures include reasonably compensating for powder filling to avoid local overpressure and improving the powder pressing performance.

Sharp edges removing. The causes include uneven density, low local density, improper demolding, such as not being straight during demolding, unreasonable mold structure, or bouncing during demolding, and storage and handling causing damage. Improvement measures include improving the pressing method to avoid low local density, improving demolding conditions, and being careful during operation.

Localized peeling on the side. The causes include gaps at the seams of the assembled mold and steps at the seams of the assembled mold, which inevitably lead to localized peeling during demolding (i.e., the diameter of the sphere is greater than that of the column or the sphere and column are not concentric). Improvement measures include: the assembly of the mold should be seamless; there should only be steps at the seams that do not affect demolding (i.e., the diameter of the spherical part in the figure can be slightly smaller but not larger, and the sphere and column must be concentric).

(4) Surface Scratches

The causes are high roughness of the mold cavity surface or low hardness, mold wall forming nodules, and local areas of the mold cavity surface being gnawed or scratched. Improvement measures include increasing the hardness of the mold wall, reducing roughness, eliminating nodules, and enhancing lubrication.

(5) Size Deviation

Excessive mold wear and unreasonable process parameter selection are the reasons for this occurrence. Improvement measures include using hard alloy molds and adjusting process parameters.

(6) Excessive Eccentricity

The reasons for the occurrence are poor alignment of the mold installation, uneven powder filling, excessive mold gap, and short guiding section of the mold punch. Improvement measures include ensuring good mold alignment, using vibration or suction-type powder filling, reasonably selecting the gap, and increasing the guiding part of the mold punch.

2.6 Grinding and Polishing of Tungsten Steel Jewelry

Tungsten steel materials have high hardness, great brittleness, and low thermal conductivity, which makes grinding jewelry very difficult, especially for tungsten steel jewelry with large grinding allowances. High hardness requires a large grinding pressure, while a low thermal conductivity does not allow for excessive grinding heat, and high brittleness leads to a greater tendency for grinding cracks. Therefore, when sharpening tungsten steel jewelry, the grinding wheel must have good self-sharpening properties, a reasonable grinding process, and good cooling to ensure better heat dissipation conditions and reduce the occurrence of grinding cracks. Generally, when grinding tungsten steel jewelry, if the temperature exceeds 600℃, the surface layer of the jewelry will undergo oxidation discoloration, resulting in varying degrees of grinding burns. It can easily cause cracks in the tungsten steel jewelry in severe cases. These cracks are usually very small, and the grinding surface near the cracks often shows colors of different oxidation indices, such as blue, purple, brown, and yellow. When the crack is broken along the crack, there are often severe burn marks at the fracture of the crack, and the entire crack cross-section is often distinctly defined from the fresh fracture due to the infiltration of grinding oil.

The surface grinding and polishing methods for tungsten steel jewelry mainly include mechanical and electrolytic grinding and polishing.

(1) Mechanical Grinding and Polishing

① Polishing and grinding machinery. The polishing and grinding of aluminum steel is very similar to gemstone processing, and the commonly used equipment includes the following four types.

Molding machine: This grid has circular and contoured shapes, featuring uniform dimensions and high precision.

Grinding equipment: There are several types of grinding tungsten steel to shape it, including wheel grinders, disc grinders, belt grinders, and roll grinders, depending on the grinding method and tools used. Among them, wheel grinders are mainly used for chamfering and shaping tungsten steel blank material; disc grinders are mainly used for flat grinding of blank material; belt grinders are mainly used for curved surface grinding; roll grinders are mainly used for grinding away the edges of blank materials to make them smooth.

Polishing equipment: Common polishing equipment includes drums, vibrating barrels, etc.

Drilling equipment: The commonly used drilling equipment includes ultrasonic and laser drilling machines.

② Grinding and polishing abrasives and tools. Tools are the most important cutting, grinding, and polishing instruments in tungsten processing. Depending on their role in processing, they can be divided into three main categories: cutting tools, grinding tools, and polishing tools. If classified according to the attachment relationship between the tools and abrasives, there are also free and bonded abrasive tools.

Due to the variety of types, models, and specifications of abrasives and tools, it is necessary to select the appropriate characteristic parameters for different tungsten steel accessories in order to achieve satisfactory results.

a. Abrasives for grinding tools. Many types of abrasives are available, and their selection is often directly related to the material properties of the workpiece being processed. Due to the high hardness of the material itself, superhard abrasives are generally selected for tungsten steel jewelry.

Traditional silicon carbide grinding wheels for grinding tungsten steel have gradually been eliminated due to their low grinding efficiency, high grinding force, poor self-sharpening, and high local surface temperatures in the grinding contact area (up to around 1100℃), which result in poor tool edge quality, rough surface finish, and high scrap rates. In contrast, synthetic diamond grinding wheels are widely used in the grinding of tungsten steel tools due to their high grinding efficiency, lower grinding force, good self-sharpening, sharp diamond edges that are not prone to pinning, and lower local surface temperatures in the grinding contact area (generally around 400℃). The varieties, codes, and application ranges of synthetic diamonds are shown in Table 6-3.

Table 6-3 Types of Synthetic Diamond, Codes and Application Scope (GB/T 23536-2009)

Types and codes of synthetic diamonds	Scope of use
Odrůda	Kód	Granularity	Recommended use
Odrůda	Kód	Narrow range	Recommended use
Abrasive grade	RVD	35/40〜325/400	Ceramic, resin bonded grinding tools; grinding tools, etc
Abrasive grade	MBD	35/40〜325/400	Metal bond grinding tools, electro-plated products, etc
Cutting grade	SMD	16/18〜70/80	Saws, drilling tools, electro-plated products, etc
Adjustment grade	DMD	30/35	Trimming tools: single or multi-grain trimmers, etc
Micro powder	MPD	M0/0. 5〜M36/54	Precision grinding, polishing tools, polycrystalline composite materials, etc

In recent years, with the application of new materials, CBN (cubic boron nitride) grinding wheels have shown very good processing effects, and the finishing on CNC forming grinding machines, coordinate grinding machines, and CNC internal and external cylindrical grinding machines is better than that of other types of grinding wheels.

In grinding processing, it is important to dress the grinding wheel in a timely manner to maintain its sharpness. When the grinding wheel becomes dull, it will slide and squeeze on the workpiece surface, causing burns and reducing its strength.

b. Bonding agents for abrasives. Bonding agents are materials that bind many small abrasive particles together to form abrasives. Common bonding agents include two main categories: resin and metal. Different bonding agents have different characteristics and applications (Table 6-4).

Table 6-4 Types, Characteristics, and Application Scope of Binders

Binder name	Kód	Charakteristika	Scope of application
Resin binder	B	The grinding tool has good self-sharpening, is not easily clogged, generates little heat, is easy to dress, has good polishing properties, is wear-resistant, but has poor heat resistance and is not suitable for heavy load grinding.	Diamond grinding tools are used for the semi-finishing and finishing hard alloys, tools, and non-metals; cubic boron nitride tools are used for the semi-finishing and finishing high-speed steel, tool steel, stainless steel, and heat-resistant steel.
Metal binder (electro-plated nickel)	Me	Strong bonding force, sharp cutting edge, high processing efficiency, but limited by the coating, thin working layer, short service life	It is mainly used for glass processing and processing of ferrite magnetic materials. It has good precision and is used for semi-fine grinding, fine grinding, and shaping grinding. It can also be used to manufacture ultra-thin and special-shaped opening grinding tools and shaping grinding wheels.
Bronze binder	M	It has a strong bonding force, good wear resistance, low tool consumption, and can withstand larger loads. However, it has poor self-sharpening properties and can heat up and clog if used improperly.	Diamond tools are used for cutting, rough grinding, fine grinding, and shaping glass, ceramics, and gemstones; cubic boron nitride tools are used for grinding materials such as alloy steel.

c. Grit of the abrasive. The grit of the abrasive is closely related to grinding efficiency, precision, etc. The principle for selecting grit is to choose coarser grit as much as possible while meeting the surface roughness requirements of the workpiece to improve grinding efficiency. Generally, the corresponding relationship between abrasive grit and workpiece surface roughness is shown in Table 6-5.

Table 6-5 Correspondence between Tool Grit Size and Workpiece Surface Roughness

Abrasive particle size code	70/80〜 100/120	100/120〜 140/170	140/170〜 230/270	270/325〜 10/20	8/12 〜 2.5/5	2.5/5〜 0/2
Workpiece surface roughness Ra/㎛	3. 2 〜 0. 8	0.8 〜0.4	0.4 〜0.2	0. 2 ~ 0. 1	8/12 〜 2.5/5	0. 1 ~ 0.05	0.05 〜 0.025

d. Tool shape. The tool shape mainly involves the substrate’s basic shape, the abrasive layer’s cross-sectional shape, and the abrasive layer’s position on the substrate. The national standard GB/T6409.1-94 (referencing ISO 6104-79) specifies the tool marking method to facilitate standardization. The tool marking consists of shape code + basic dimensions + abrasive code + abrasive particle size code + binder code + concentration code. Among these, the shape code indicates the basic shape of the substrate and the cross-sectional shape of the grinding layer, as well as the positional relationship between the two (Figures 6-5 to 6-7); the basic dimensions represent the basic dimensions of the substrate and the grinding layer; the abrasive code indicates the variety code for synthetic diamond or cubic boron nitride; the particle size code indicates the code for the coarseness of the abrasive; the binder code indicates the category code of the binder, with resin—B, metal—M, ceramic—V; the concentration code indicates the code for the ratio of abrasive in the abrasive layer. For example, tool marking: 1A14 100×25×127×10 CBN 100/120 B 100.

③ Auxiliary materials. In the processing of tungsten steel, in addition to various abrasives and grinding tools, various auxiliary materials are also needed, including grinding fluids, cooling fluids, bonding materials, cleaning materials, etc.

Tungsten steel grinding fluid. Tungsten steel is a hard and brittle material. To reduce the wear of the abrasive medium during grinding and polishing and to prevent cracking of the workpiece, a series of efficient grinding fluids have been developed in the industry. They are particularly suitable for tungsten steel and other cobalt-containing processing materials. During the processing, they ensure that the cobalt in the workpiece material does not dissolve into the grinding fluid. The processed workpiece can maintain its original bending strength and fracture toughness to the maximum extent without changing its hardness. They can be used with various grinding wheels or grinding particles on the workpiece surface, and they are suitable for centerless grinding, external cylindrical grinding, grinding discs, and other processes. They feature fast chip deposition and no foaming and will not produce residues on machinery and parts.

Coolant. Commonly used coolants include water, quinone oil, and emulsions. Choosing the right coolant is crucial. Proper use of cooling and lubricating fluids plays three major roles: cooling, washing, and lubrication while keeping the cooling lubricant clean, thus controlling grinding heat within an allowable range to prevent thermal deformation of the workpiece. Improving cooling conditions during grinding, such as using oil-immersed grinding wheels or internal cooling grinding wheels, is important. Introducing the cutting fluid into the center of the grinding wheel allows the cutting fluid to directly enter the grinding area, providing effective cooling and preventing burns on the workpiece surface. Therefore, the proper use and maintenance of grinding fluids are essential during the grinding process.

Bonding material. Mainly used to bond tungsten steel to the operating rod for processing.

Cleaning materials. These are mainly used to clean oil stains, dust, and other contaminants from adhesive and tungsten steel surfaces.

④ Grinding operation process. When tungsten steel jewelry is being ground, improper operation or inappropriate selection of grinding wheels can easily lead to excessive grinding temperatures, causing the alloy surface to overheat or reducing its toughness and increasing brittleness, affecting the quality of tungsten steel products. Establishing a reasonable grinding process is a prerequisite, as it is the foundation for ensuring the grinding processing of tungsten steel products. It is important to reasonably select the grinding amount, using a fine grinding method with a smaller radial feed rate or even precision grinding. For example, appropriately reducing the radial feed rate and wheel speed while increasing the axial feed rate can reduce the contact area between the wheel and the workpiece, improving heat dissipation conditions and thus effectively controlling the increase in surface temperature.

(2) Electrolytic Grinding Processing

In the past, the mechanical grinding and polishing of tungsten steel almost remained at the level of mechanical processing methods. This method involves complex equipment and requires processes such as grinding with diamond wheels→manual grinding with emery paper→ manual grinding with fine cotton sand, which are complicated and time-consuming. Not only is the efficiency low and the cost high, but a greater drawback is that repeated mechanical grinding can easily generate stress and cracks on the surface and inside the alloy, reducing its lifespan and even causing the alloy to become brittle and damaged. Electrolytic grinding processing utilizes the combined effects of electrolytic processing and mechanical grinding to process hard alloys, with electrolytic processing playing a major role, accounting for about 80%~90%, while mechanical grinding only accounts for 10%~20%. The production efficiency is 4~8 times higher than that of general mechanical grinding. At the same time, it is easy to change the electrical parameters, merging the rough and fine processes into one, shortening the production cycle and reducing processing costs, making it a promising method for processing tungsten steel.

① Structure and principle. Electrolytic grinding mainly consists of three parts: a DC power supply, a machine tool, and a hydraulic system, as shown in Figures 6-8.

During electrolysis grinding, the tungsten steel workpiece is connected to the positive terminal of a DC power supply, while the diamond conductive grinding wheel is connected to the negative terminal. Both maintain a certain contact pressure, keeping a specific electrolytic gap with the protruding abrasives (diamonds) on the wheel surface, and an electrolyte is supplied to the gap. When the power is turned on, an electrochemical reaction occurs on the workpiece surface. The hard alloy is electrolyzed, and a very thin oxide film (electrolytic film) is formed on its surface, which has a hardness far lower than the hard alloy itself. This oxide film is continuously scraped off by the high-speed rotating diamond grinding wheel and carried away with the electrolyte. This exposes a new workpiece surface, continuing the electrolysis reaction. The electrolysis and the removal of the oxide film alternate, allowing the tungsten steel to be continuously processed to form a smooth surface and achieve a certain dimensional accuracy.

When selecting electrochemical equipment, the grinding machine structure must be sufficiently rigid to maintain accuracy between the grinding wheel and the workpiece even under high bending stress. The machine tool requires some corrosion-resistant auxiliary equipment for pressurizing and filtering the electrolyte. Control devices, fixtures, and mechanical and electrical systems should be made of suitable materials or coated to operate in a salt spray environment. Electrolytic grinding wheels with diamond abrasive conductive wheels can conduct electricity. At the same time, non-conductive abrasive wheels can also be used, but their performance is not as good as that of diamonds. The material for the electrolyte nozzle is generally made of heat-resistant acrylic or other equivalent insulating materials. Workpiece fixtures are made of copper or copper alloy materials. The design should ensure that the parts with cathode and anode polarity are insulated from each other during electrolytic grinding to ensure the machine tool is operating normally.

② Grinding electrolyte and electrolytic grinding wheel. Electrolytic grinding is based on electrochemical dissolution. The choice of electrolyte significantly impacts the productivity, processing accuracy, and surface quality of electrolytic grinding. The chemical substances used to prepare the electrolyte include sodium nitrite, sodium nitrate, sodium dihydrogen phosphate, sodium chloride, sodium borate, potassium chromate, etc. For example, 6.3% sodium nitrite, 0.3% sodium nitrate, 2% sodium dihydrogen phosphate, and 1.4% sodium borate, with pH value controlled at 8~9.

Electrolytic grinding of hard alloys generally uses diamond conductive grinding wheels due to the regular shape of diamond abrasives, high hardness, ability to maintain a uniform electrolytic gap for a long time, and high productivity, allowing for separate mechanical grinding during fine grinding. Diamond electrolytic grinding wheels can be divided into metal-bonded and electro-plated diamond grinding wheels. The former is used for electrolytic grinding of tungsten steel’s flat surfaces and inner and outer circles; the latter is used for electrolytic shaping grinding of large quantities of workpieces with a single shape and inner circle grinding of small holes.

③ Grinding process parameters. In the electrochemical grinding process, current density is the main factor determining productivity, which increases with electrochemical density. However, if the current density is too high or too low, it will reduce processing accuracy and surface quality. In actual production, it is not advisable to increase the voltage without limit, as excessive voltage can cause spark discharge, affecting the surface quality of the workpiece.

When electrochemical grinding tungsten steel, the productivity is highest at a current density of 110A/cm², the actual current density used is 15~60A/cm², and the voltage is 7~10V. The current during rough grinding is 20~30A/cm², and during fine grinding, it is 5~6A/cm².

At a certain voltage, a small processing gap can achieve a higher current density, improve productivity, and achieve a smooth and precise processing surface. However, if the gap is too small, the electrolyte is difficult to introduce or distribute evenly, which can easily lead to spark discharge and accelerate the wear of the grinding wheel. The generally used processing gap is 0.025~0.05mm.

As the grinding pressure increases, the productivity also increases. With the continuous increase in pressure, the electrolytic gap decreases, making it easy to produce spark discharge. Conversely, if the grinding pressure is too low, the oxide film removal is insufficient, decreasing processing efficiency and surface quality. Therefore, the grinding pressure should be based on the principle of not producing spark discharge and being able to fully scrape off the oxide film. Generally, a grinding pressure of 0.2~0.5MPa is recommended.

The contact area increases, allowing the DC power supply to automatically input a larger current, thereby improving productivity while the surface quality remains good. Therefore, during electrolytic grinding, efforts should be made to maintain the maximum contact area between the grinding wheel and the workpiece.

Increasing the grinding wheel speed can ensure a sufficient supply of electrolytes in the electrolytic gap, alternating quickly while enhancing the mechanical grinding effect, thus improving productivity. However, it should not be too high. The general grinding wheel linear speed is 1200~2100 m/min.

The electrolyte flow should ensure it enters the electrolysis gap sufficiently and evenly. Generally, the electrolyte flow for vertical electrolysis flat grinding machines is 5~15L/min, and that for internal and external circular electrolysis grinding machines is 1~6L/min. Installing the electrolyte nozzle is also important, as it helps limit the electrolysis action to the processing gap between the grinding wheel and the workpiece. The nozzle must be securely installed close to the outer surface of the grinding wheel and equipped with an air scraper so that the nozzle will break the air layer at the outer edge of the rotating grinding wheel.

Kopírování @ Sobling.Jewelry - Výrobce šperků na zakázku, továrna na šperky OEM a ODM

Heman

Odborník na šperky --- 12 let bohatých zkušeností

Ahoj, drahá,

Jsem Heman, táta a hrdina dvou úžasných dětí. Jsem rád, že se mohu podělit o své zkušenosti s klenoty jako odborník na klenotnické výrobky. Od roku 2010 jsem sloužil 29 klientům z celého světa, například společnostem Hiphopbling a Silverplanet, a pomáhal a podporoval je v kreativním designu šperků, vývoji a výrobě šperkařských výrobků.

Máte-li jakékoli dotazy týkající se šperků, neváhejte mi zavolat nebo napsat e-mail a prodiskutujme vhodné řešení pro vás a dostanete zdarma vzorky šperků pro kontrolu řemeslného zpracování a kvality šperků.

Pojďme růst společně!

Napsat komentář Zrušit odpověď na komentář

POSTS Kategorie

Potřebujete podporu výroby šperků?

Odeslat poptávku společnosti Sobling

Ahoj, drahá,

Pojďme růst společně!

Následujte mě

Proč si vybrat Sobling?

CERTIFIKACE

Společnost Sobling respektuje standardy kvality

Nejnovější příspěvky

jaké jsou hlavní metody a aplikace platinování v moderním průmyslu 3

Jaké jsou klíčové metody a aplikace platinování v moderním průmyslu?

Heman - Odborník na šperky 7 listopadu, 2025

Zjistěte více o platinování šperků! Tento průvodce se zabývá různými roztoky pokovování, jako jsou chloridy a sírany, a slitinami, jako jsou Pt-Au a Pt-Co. Je skvělá pro šperkařství, návrháře a značky. Zjistěte, jak učinit své šperky odolnějšími a atraktivnějšími díky podrobným informacím o technikách a aplikacích. Ideální pro šperky vyráběné na zakázku.

Přečtěte si více "

Jak optimalizovat perly a jiné organické drahokamy? jak identifikovat optimalizované organické drahokamy?

Heman - Odborník na šperky 13. listopadu 2024

Odhalte tajemství perel a organických drahých kamenů s tímto průvodcem pro klenotníky. Naučte se rozpoznávat přírodní a uměle pěstované perly, rozpoznávat vylepšení, jako je bělení a barvení, a porozumět barvě a lesku, abyste zvýšili své odborné znalosti v oblasti šperků.

Přečtěte si více "

Pokud se jedná o dvoubarevný turmalín, mnozí obchodníci jej označují jako melounový turmalín.

Jak se liší od umělých drahých kamenů, montovaných drahých kamenů a rekonstruovaných drahých kamenů? Definice, výrobní metody, postupy a charakteristiky

Heman - Odborník na šperky 6. listopadu 2024

Vyrobit falešné drahokamy, které vypadají jako pravé, je nyní snazší než kdy dříve. Naučte se vyrábět syntetické diamanty, smaragdy a další předměty pomocí jednoduchých metod, jako je tavení plamenem a hydrotermální růst. Skvěle se hodí pro klenotníky, návrháře a všechny, kdo prodávají umělé šperky na internetu nebo mimo něj.

Přečtěte si více "

Obrázek 2-3-114 Hotový kámen nelze posuzovat podle vzhledu.

Konečný průvodce syntetickými drahými kameny: Charakteristika 16 druhů syntetických drahých kamenů

Heman - Odborník na šperky 5. listopadu 2024

Syntetické drahé kameny mění šperkařskou scénu a nabízejí vysoce kvalitní alternativy k přírodním kamenům. Přečtěte si o jejich vzniku, vlastnostech a o tom, jak je rozeznat. Nezbytné pro klenotníky, návrháře a všechny, kdo se zabývají zakázkovou výrobou šperků.

Přečtěte si více "

Obrázek 2-2 Typické zařízení používané v elektrické peci a vysokotlakém reaktoru pro pěstování krystalů hydrotermální metodou

Jak vyrábět syntetické drahé kameny - 8 druhů syntetických metod a podrobnosti o výrobním procesu

Heman - Odborník na šperky 5. listopadu 2024

Syntetické drahé kameny představují revoluci ve světě šperků a nabízejí vysoce kvalitní alternativy k přírodním kamenům. Přečtěte si o jejich vzniku, metodách syntézy, jako je hydrotermální a fluxová, a o tom, jak mění trh. Nezbytná četba pro zasvěcené šperkaře, kteří chtějí inovovat a zůstat konkurenceschopní.

Přečtěte si více "

nástroje a techniky pro navrhování šperků

Jak zvládnout design šperků: Vyzkoušejte si: Nástroje, techniky a tipy pro úžasné výtvory.

Heman - Odborník na šperky 14. března 2025

Tento průvodce je ideální pro šperkařské obchody, studia a návrháře. Zabývá se základními nástroji, jako jsou tužky, gumy a šablony, a učí, jak kreslit šperky z různých úhlů pohledu. Naučíte se vyjadřovat barvy a materiály, jako je zlato, drahé kameny a perly. Skvěle se hodí pro maloobchodníky, prodejce v e-shopech a celebrity, které hledají šperky na zakázku.

Přečtěte si více "

Technologie 3D tisku používaná při výrobě šperků - Současná technologie tváření založená na datech

Heman - Odborník na šperky 11. září 2024

Proměňte své návrhy šperků pomocí 3D tisku a CNC technologií! Naučte se používat skvělý software, jako je JeweICAD a Rhinoceros, k výrobě detailních voskových modelů a kovových šperků. Připravte se na vytváření vlastních, cenově výhodných šperků, které jsou připraveny na budoucnost.

Přečtěte si více "

Obrázek 4-37 Broušení létajícího kotouče

Jak se provádí dokončovací proces šperků?

Heman - Odborník na šperky 23. září 2024

Proměňte svou výrobu šperků díky odborným tipům na dokončovací techniky. Naučte se sestavovat, svařovat a leštit pro dosažení bezchybného výsledku. Nezbytné pro šperkaře, studia a designéry, kteří vytvářejí špičkové šperky na zakázku.

Přečtěte si více "

Továrna na šperky, šperky na zakázku, továrna na moissanitové šperky, mosazné měděné šperky, polodrahokamové šperky, syntetické drahokamy šperky, sladkovodní perlové šperky, stříbrné šperky CZ, polodrahokamy na zakázku, syntetické drahokamy šperky

FUNKČNÍ produkty

kategorie produktů

kategorie materiálů

Co je wolframová ocel šperky? Materiály, vlastnosti a výrobní techniky

Čím vynikají šperky z wolframové oceli: Jaké jsou vlastnosti wolframových kovů: materiály, vlastnosti a výrobní techniky

Objevte šperky z wolframové oceli: vysoce kvalitní, odolné a stylové šperky pro vaši sbírku

Obsah

Oddíl I Úvod do wolframových ocelových materiálů

1. Kovový wolfram

1.1 Objev wolframu

1.2 Vlastnosti wolframu

1.3 Použití wolframu

2. Karbid wolframu Cementovaný karbid

2.1 Karbid wolframu

2.2 Vazba

2.3 Bez pojiva

3. Ozdobný materiál z wolframové oceli

3.1 Požadavky na materiál z dekorativní wolframové oceli

3.2 Běžné problémy s wolframovými ocelovými materiály pro šperky

Sekce II Charakteristika wolframové oceli šperky

1. Výhody šperků z wolframové oceli

2. Nevýhody šperků z wolframové oceli

3. Identifikace šperků z wolframové oceli

Section III Categories of Tungsten Steel Products

1. Plain Tungsten Steel Jewelry

2. Tungsten Steel Inlaid Jewelry

Section IV Production Process of Tungsten Steel Accessories

1. Introduction to Powder Metallurgy Technology

2. The Process of Producing Tungsten Steel Jewelry Using Powder Metallurgy Technology

2.1 Preparation of Raw Material Powder

2.2 Mixing Powder

2.3 Molding and Pressing

2.4 Blanks Sintering

2.5 Common Defects of Tungsten Steel Blanks

2.6 Grinding and Polishing of Tungsten Steel Jewelry

Heman

Napsat komentář Zrušit odpověď na komentář

POSTS Kategorie

Potřebujete podporu výroby šperků?

Následujte mě

Proč si vybrat Sobling?

Společnost Sobling respektuje standardy kvality

Nejnovější příspěvky

Nabídka

Služby zákazníkům

GET Katalog nejnovějších produktů

10% Vypnuto !!

Připojte se k našemu zpravodaji

Konečný průvodce získáváním obchodních zdrojů