有色金属加工技术

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有色金属加工技术范文第1篇

内蒙古是我国的资源富集区。有资料表明，在全国已发现的171种矿产资源中内蒙古就有143种；其中查明资源储量的有97种。资源储量居全国之首的有12种，居全国前3位的有30种，居全国前10位的有74种。稀土查明资源储量居世界首位，氧化物总量达18065.41万吨。查明的有色金属、贵金属矿产资源具有明显优势的有8种；其中铜矿保有资源储量占全国的7.44%，居全国第4位，累计查明资源储量686.49万吨；铅、锌矿产资源保有储量分别占全国的17.99%和18.13%，均居全国第1位；累计查明铅资源储量1084.04万吨、锌资源储量2268.42万吨。风能技术可开发量占全国的50%以上，光能资源居全国第2位。此外，还富有盐、天然碱、石灰石、高岭土、天然石墨、硅石等非金属矿产资源。丰富的资源为内蒙古发展有色金属生产加工、装备制造、新能源、新材料等新型产业提供了重要保障。

二、内蒙古具备建设有色金属生产加工和现代装备制造基地良好的产业基础

国家实施西部大开发战略以来，内蒙古依托资源优势、区位优势、后发优势和地广人稀优势，推进实施资源转换战略，积极培育引进一大批以煤炭开采、坑口发电、煤焦化、新型煤化工、特色冶金为主的能源重化工项目落地建设，能源、化工、冶金、建材、农畜产品加工等资源型优势特色产业加快发展。进入新世纪，内蒙古提出培育建设能源、化工、冶金建材、机械装备制造、农畜产品加工和高新技术六大优势特色产业，突出抓大产业、大项目、大基地建设，工业经济在规模和速度上实现了跨越发展。“十一五”期间，内蒙古站在新起点，积极推动产业多元、产业延伸和产业升级，狠抓资源型产业转型升级和非资源型产业培育，产业结构调整迈出新步伐。进入“十二五”，内蒙古推进实施沿黄沿线经济带发展战略和“双百亿工程”战略，逐步摆脱资源路径依赖，加快建设多元发展、多极支撑现代产业体系，工业发展规模和速度与运行质量和效益同步推进，工业不仅支撑了内蒙古国民经济的半壁江山，而且发展的协调性和可持续性进一步增强。工业的大发展带动了内蒙古经济实现了由农牧业主导型向工业主导型的历史性转变。

有色金属工业作为内蒙古冶金工业的重要组成部分，经过半个多世纪的建设和发展，已经形成一定规模的采、选、冶、加综合生产体系。主要产品为铝、铜、铅、锌等；其中电解铝占有色金属产品总量的70%以上。已形成主要产品产能电解铝235万吨、电解铜65万吨、锌51万吨、铅24万吨。铝型材、铝合金、轮毂、化成箔、铸件等铝后加工和高精铜板（带、箔、管材）、铅锌板（带、条、棒材）等有色金属就地加工转化能力不断提高。2012年十种有色金属产量为243.9万吨，居全国第6位；其中电解铝179.4万吨，居全国第4位。中铝包头铝业、东方希望铝业、巴彦淖尔市紫金锌冶炼、赤峰库博红烨锌冶炼、中电投霍林河铝业、霍煤鸿骏铝业等一批起点高、技术装备水平高、经济效益好的骨干企业成为内蒙古有色金属工业的重要支撑。

机械装备制造业是内蒙古六大优势特色产业之一。近年来依托钢铁、有色产业基础和军工、航天技术、人才，积极引进大企业和成套技术，加快发展以重型汽车、铁路车辆为主的交通运输设备制造，以挖掘机、大马力推土机为主的工程机械制造，以乘用车为主的汽车制造，以大型风电设备为主的清洁能源设备制造以及大型化工机械和煤炭采掘机械制造等装备制造工业。一机集团、北方重工、北方创业、北奔重汽等大型企业已经成为自治区装备制造业的支柱。数控机床刀库、3.6万吨黑色金属垂直挤压机、高速液压油缸、稀土永磁电机、煤矿液压支架等国内外技术领先产品带动了内蒙古装备制造业整体水平快速提升。在呼和浩特、包头、鄂尔多斯、通辽等地，以大型企业为龙头、中小企业配套协作的装备制造产业基地初具规模。目前已形成生产能力汽车15万辆、风力发电设备6500台套。

三、内蒙古有色金属工业和机械装备制造业发展中存在的突出问题

有色金属工业发展中存在的问题突出表现在“三低”：一是技术装备水平较低。采选企业中大企业少，中小企业多，采选设备陈旧，技术落后，工艺单一，回收率低，污染严重。冶炼企业技术装备达到国内先进水平的不足60%，达到国际先进水平的不足20%。二是尾矿资源利用率低。尾矿回收利用水平仅在10%左右。三是延伸加工水平低。受技术装备水平低和自主创新能力弱的影响，中小冶炼企业普遍以初级产品为主，深加工不足，加工种类少，高附加值产品更少，企业整体效益较差。

装备制造业发展中存在的问题突出表现在四个方面：一是总量小。在六大优势特色产业中产值占比只有6%左右，装备制造业产值在全国排名第24位。二是总体科技水平低。新技术、新产品的研发能力弱，自主品牌、自主知识产权少，高精尖产品少。三是创新能力弱。现有企业缺乏集基础研究与技术开发于一体的创新能力，企业技术创新组织处于零散状态。四是中小企业本地配套能力差。由于骨干企业辐射带动能力较弱，导致配套中小企业发展明显不足。

四、内蒙古建设有色金属生产加工和现代装备制造基地的相关建议

有色金属工业发展的指导思想是加快推进资源优势向产业优势转变，在资源富集地区，依托大型骨干企业，建设“探—采—选—冶—加”一体化特色园区。加大技术改造力度，加强自主创新，努力提高采选加工企业的技术装备水平，不断提高加工深度和产业集中度，最大限度地实现优势资源转化增值。在发展重点上，铝产业要在提升原铝生产能力和装备水平的同时，大力发展铝制品加工业，延伸产业链；积极发展高性能高精铝、铝型材、铝箔、铝合金、铝轮毂、化成箔、压铸件等，支持重点电解铝企业煤电铝一体化发展，积极推进高铝粉煤灰提取氧化铝基地建设。铜、铅、锌要鼓励和支持重点企业延长产业链条，提高产品加工深度，生产高精铜板、带、箔、管材，生产锌板带等高附加值产品。加快推进铜、铅、锌等有色金属资源重点矿山建设进度，逐步提高冶炼企业资源自给率，支持骨干企业积极参与蒙古国等周边国家资源开发等。依托资源优势和产业基础，重点在包头市、通辽市和鄂尔多斯市打造铝业基地；在巴彦淖尔市、赤峰市、呼伦贝尔市、锡林郭勒盟打造铜、铅、锌冶炼加工基地，逐步形成布局合理、产业集中、分工明确、产业水平较高的新型有色金属工业体系。

针对内蒙古有色金属工业和装备制造业发展中存在的问题，围绕基地建设目标，结合“十二五”发展规划，我想，未来一个时期，内蒙古装备制造业发展的指导思想是，既要扩规模上水平，又要调结构增效益，实现规模和效益同步推进；既要引进成套技术，又要加强自主创新，努力打造自主品牌；既要培育发展龙头骨干企业，又要扶持发展配套中小企业，努力提高本地配套率。重点发展以乘用车、载重汽车、改装车、铁路车辆为主的交通运输设备及配套零部件制造，以矿用车、推土机、液压挖掘机为主的工程机械制造，以电力设备、化工设备、矿山机械、农牧业机械为主的专用机械设备制造，积极发展以数字化、柔性化及系统集成技术为核心的智能制造装备，大力推进高端装备制造的研发和产业化。

有色金属加工技术范文第2篇

我国稀有金属资源丰富，随着近年来新技术的发展，需求量的增大，稀有金属研究和应用迅速发展，冶金新工艺不断出现，在电气工业、化学工业、原子能工业及火箭技术等方面得到广泛应用；并且，稀有金属作为战略储备资源在我国正在逐步建立全备的工业体系。

北京有色金属研究总院矿物资源与冶金材料研究所作为国内最早从事稀有金属冶金技术开发的单位，在所长车小奎的带领下，在选矿技术、冶金工艺流程研究和冶金材料制备技术及产品开发中积极创新进取，在技术中领前沿，在产业上谋发展，为我国重有色金属工业体系的技术进步贡献了举足轻重的力量。

物华天宝为我用

利用现有的矿物加工技术和选冶工程经验进行金属的分离提取及优化工艺技术，以实现清洁生产并开发与环境友好的选冶技术，是车小奎所在的矿冶所主要研究工作，此外他们还将成熟的选冶技术用于环保领域，如回收固体废弃物的有用元素和废水处理。在矿物加工及矿物材料制备等领域，矿冶所凭借自身优势多年来为企业解决了大量复杂难题。近几年主要开展了传统资源、二次资源开发利用和环境治理（如废纸脱墨）研究，完成了加拿大稀土矿、巴新红土镍矿和国内钨矿、铁矿、金矿等多种类型的工艺开发研究。

车小奎所长主持及参加完成了多项选矿工艺研究试验工作及现场工业试验，研究项目包括国家科技攻关项目、部委研究项目及企业委托研究项目，主持的闪速浮选机技术引进及工业试验在我国黄金矿山工业试验首次取得成功，技术指标达到国际先进水平。研究成果“鸡笼山金矿提高金回收率生产与实践”、“黄金洞金矿浮选工艺优化研究与应用”、“锂离子电池及其电极材料的研究及产业化”均获得部级科技进步一等奖；“选一冶联合稀盐酸加压浸出攀枝花钛精矿制取人造金红石半工业试验”、“新型光学镀膜材料的制备技术及产业化”、“高品质海锦钛制备新工艺应用研究”分获部级二等奖；“月山铜矿提高铜钼回收率工业试验”、“鸡笼山金矿闪速浮选工业试验”、“山东荣成银矿选矿工艺研究”，“连续卷式泡沫镍的研制开发”分获部级科技进步三等奖。

人杰地灵产业新

科学研究不能只停留在实验室，更需发展产业、服务社会，科研成果与产业完美融合才是科学研究的终极目标，车小奎所长带领矿冶所始终探寻着科学研究与产业发展这二者之间的最佳契合点，把自身的发展与国家与社会的需要紧密联系在一起，使得矿冶所在产业化领域上也取得赫赫成就。

矿冶所现有光学镀膜材料、陶瓷靶材、钛锰电极、金属粉未、贵金属化合物、贵金属加工贸易等生产线，生产产品涉及的行业比较多，销售的产品以光学镀膜材料（包括靶材）、钛锰电极金属粉末和贵金属类产品为主，高纯金属材料作为矿冶所的另一个产业重点在十二五期间也将得到较快的发展。

其中，靶材在传统应用光学、微电子、磁记录、光盘、半导体、表面修饰、太阳能光伏和光热、硬盘等方面应用分布非常广泛，未来随着国内在溅射薄膜领域的快速发展，将迎来对于靶材的需求稳步快速增长。矿冶所立足这样的实际需求，不断地探索着最新的科研成果，以为相关的产业发展提供支撑。其次，钛锰电极主要用于电解二氧化锰（EMD）用钛阳极，近年来矿冶所所产出的钛锰合金涂层阳极已成功大型化，与纯钛阳极相比可节约电耗20％，或在电耗相当的情况下提高产能20％，并且成本与纯钛阳极相当。在金属粉领域，矿冶所主要生产钛、锆、镍、钴粉；贵金属化合物主要生产氯铱酸、氯铂酸及钌系化合物，用于电极防腐。另外，在“镍钴湿法高效分离”的技术领域，矿冶所处于国内领先地位，拥有专利技术，在国内多个企业进行了技术转让，该技术目前仍可以提供服务。

创新技术及成果的不断涌现，使得矿冶所成为了我国在该领域有着重要影响力的科技创新团队。在车小奎的带领下，矿冶所整个科研团队始终着眼于产业应用，将他们的科研智慧充分释放在这个充满活力的平台上，也体现了团队上下一致的社会责任感和历史使命感。

钟灵毓秀团队优

依托北京有色金属研究总院，矿冶所于1998年由原稀冶所、选冶所、能源中心合并成立，后冶金物理化学中心也并入矿冶所。以矿产资源开发、冶金过程及冶金材料研究开发为主要研究方向，承担原有研究领域包括矿物加工、冶金工艺过程、锂离子电池及材料，稀有金属提取技术、稀有金属材料制备等，有钛锰电极、光学镀膜材料、锂带、钽材加工、钛粉、镍钴粉、贵金属化合物、贵金属加工等生产线。2006年生物冶金国家工程实验室成立，矿冶所选矿组大部分人员进入国家工程实验室，同年锂离子电池研究组也从矿冶所分离进入新成立的能源材料研究所。

时代责任感使车小奎所长立志在领域内建立起一个创新团队，为此他广纳人才，吸收了大量具有交叉学科性质的的团队成员。矿冶所有从业人员108人，其中正式职工44人（其中教授16人，高工10人），返聘8人，下设矿物加工技术、有色金属冶金、新型冶金材料、高纯金属制备四个研究室。目前主要以稀有金属冶金工艺研究为主要方向之一，同时开展重有色金属、贵金属冶金工艺研究。

有色金属加工技术范文第3篇

关键词：钛合金；轧制成型；工艺；方法；发展方向

引言

我国的钛资源丰富，钛合金棒材制品的用途也比较广泛。随着社会经济发展带动起相应的市场经济发展，工业生产也有了更加综合性的要求。对于钛合金制品来说要求高强度、高塑性和高韧性的相互综合。因此，市场化的高要求也激励着钛合金轧制成型工艺和技术的改革与完善。国内针对钛合金的研究水平与国外相比，在新领域内相较国外研究更加深入，而对于传统钛合金的研究方面较为欠缺。所以，我国的钛合金研究在近几年内有了新的突破。文章就针对钛合金棒材轧制成型的特点及相应轧制工艺和过程的研究，结合目前的市场化要求和钛合金应用趋势，探讨关于钛合金棒材轧制成型的研究进展及发展建议。

1 钛合金棒材轧制成型特点

钛合金棒材轧制成型的过程，主要是通过将较大规格的锻棒坯料在轧制后，进行冷却，冷却后的棒材主要呈现针状、细片状或者粗片状等形态。钛合金轧制坯料通过轧制冷却后能够具备较强的韧性和抗拉性能，但此时的钛合金棒材还不具备高强度和高塑性的特点。通常工业化生产要求钛合金棒材的加工能够形成拉伸和疲劳性能较强的等轴组织。但在实际轧制过程中，由于坯料在室温条件下进行冷却从而制约了片状组织的综合性能，只有通过有针对性地变形处理才能够得以轴化，从而适合市场需求。所以，钛合金棒材坯料在轧制过程中的组织轴化是一个重要问题。若轧制变形量较大，则较容易提高组织可变性和力学性能。而在变形量小时，则会影响钛合金的可塑性和强度。同时，在钛合金棒材轧制过程中，要进行多次退火，而这种情形则会急速降低轧件的表面温度，内部温度不降反增，使轧件表面与中心温度形成较大的发差，进而容易造成表面裂纹。所以，轧制的温度一定要控制得当。道次间就成了控制温度和继续变形的轧制空间。只有将大量的孪品进行再结晶才能够有效提高钛合金棒材的综合性能。

2 国内外钛合金的发展方向及技术进展

2.1 国内外钛合金的发展方向

最先进入市场并进行广泛应用的第一种钛合金是由美国研制成功的Ti-6AI-4V合金。这种钛合金的强度、韧性、塑性、耐热性、耐蚀性和相容性等都较好，因而在市场中也得到了广泛的应用。随着钛合金市场应用要求的提升，结构钛合金也向着高强度、高塑性、高韧性和高模量等相关方向发展。因此，目前的国内外钛合金研究主要包括高温钛合金、钛铝化合物为基的钛合金、高强度高韧性的β钛合金、阻燃钛合金以及医用和船用钛合金等。

（1）高温钛合金现多被用于军用及民用飞机的发动机中。而近年来，美国采用快速凝固的粉末冶金技术成功研制了一种高纯度和高性能的钛合金，以能够充分适应轧件表面与中心温度的差异性，保证钛合金的综合应用性能。

（2）钛铝化合物为基的钛合金主要优势是高温性能较好，抗氧化和抗蠕变性较强。同时，这种钛合金的密度小，质量轻，能够被广泛应用在航空航天器材当中。俄罗斯研究成功了一种新型的航空用钛合金，这种新型的钛合金相对于传统的来说，质量更轻，韧性更强，既能够保证航空飞行器的性能，还能够最大限度低减轻质量，减小阻力。

（3）β钛合金是一种比较适用的航空结构材料。在实际应用中，可以根据不同强度和塑性的要求进行匹配，从而足大限度地增强可塑性、实用性和经济性。目前，我国针对高强度、高韧性的β钛合金已经有了初步研究，成功完成实验室建设后，分别从西北、宝鸡和北京等多个有色金属加工厂进行配合研制。宝鸡有色金属加工厂研发出了BTi-6554高强高韧性钛合金，北京有色金属研究总院和宝鸡加工厂联合研制成功了Ti-63高强高韧性钛合金。而西北有色金属研究院则创新研制成功了Ti-1300合金和Ti-5322钛合金。TC21也是西北有色金属研究院研究成功的新型钛合金，主要具有优良的强度、塑性和韧性，能够有效减少钛合金棒材白表面的裂纹，增强总体的综合性能。

（4）我国对阻燃钛合金的研究较为深入，Ti14和Ti40钛合金就是由西北有色院研究成功的，具有良好的阻燃性能，较适用机发动机关键部件的机匣和叶片。

（5）对于船用钛合金来说，提高耐缝隙腐蚀性能，以能够达到持久耐用和高强度等要求的生产和开发。国外根据各国家的应用需求进行了创新。我国也研制出了比较有中国特色的不同强度级别的几种钛合金，这些钛合金都近于a型船用耐蚀性钛合金。在实际应用中，可以根据不同使用条件进行搭配使用。而对于医用钛合金而言，国外为了尽可能的排除AI v元素的不利影响，进而开发出了一系列的生物用新型钛合金。这些钛合金普遍具有良好的耐蚀性、耐磨性和抗断裂性。国内也一直致力于对医用钛合金的研究，在我国丰富的钛资源和研究经验的影响下，我国在综合力学性能和工艺性能等方面的研究均优于国外医用钛合金。

2.2 钛合金的技术进展

我国的钛合金棒材轧制技术主要包括熔炼技术、铸造技术、等温锻造技术、热处理技术、焊接技术、加工技术、表面处理技术和最新加工技术等等。其中，我国在熔炼技术中取得了较好的发展，将感应凝克熔炼技术的研究加入重点研究项目当中。精密铸造技术多用于不易加工的铸件，最大限度地增加钛合金材料的利用率，降低生产成本。其他钛合金的轧制成型技术在市场需求和经济利益的影响下，也尽量进行控制，以研制和创新的经验为基础，以理论与实际相结合，深入地进行技术改革与创新，以更快地适应市场发展需求，提升经济效益。

3 推动钛合金棒材轧制成型的发展建议

我国对钛合金棒材轧制成型工艺和方法的研究应该加强深入和维度。对加工技术和成本花制备过程进行有效控制，以争取实现低成本、高性能的企业发展。其次，对于大型优质钛合金坯料的制备，应该应用新型的制备技术，比如：新型电子束和等离子冷床炉熔炼技术等。针对高效的短流程加工技术，应精准选择合适的制备技术，提高材料的利用率，降低工业成本，提高整体经济效益。同时，轧制成型也包括激光成形、精密铸造、精密模锻、喷射成形和扩散链接等等。我国有丰富的钛资源，随着我国钛合金加工技术的日渐成熟，更应该积极扩展钛合金的应用范围，将我国的钛合金应用推向国际化，提高市场竞争力的同时，也促进了钛市场的发展。

4 结束语

我国具有丰富的钛资源，在国内外研究的基础上，更是加强了对钛合金加工和成型等技术的相关研发。以选择合理的轧制方法和工艺，生产出具有高强度、高韧性、高塑性等相互结合的综合性钛合金棒材，提高坯料的利用率。并能够根据市场需求，研发出多样化、创新性和高适用性的轧制工艺，方便在实际生产中多个领域的应用。所以，我国还应该进一步加强对钛合金棒材轧制成型工艺和方法的研发，以从整体上推动钛市场的改革与创新。

参考文献

[1]帅美荣，黄庆学，秦建平，等.钛合金棒材轧制成型研究进展[J].材料导报，2012，03：111-115.

有色金属加工技术范文第4篇

摘要：选用无毒或低毒性添加剂，研制了一种化学合成型环境友好磨削液，对其抗磨减摩、防锈、生物降解等综合性能进行了评价，结果表明：该磨削液综合性能优良，生物降解性能较好，生态毒性低，是一种理想的环境友好剂。

关键词：环境友好剂；抗磨减摩性；生物降解性；生态毒性

中图分类号：TE626.39 文献标识码：A

0 前言

近年来，随着制造设备的进步，加工工艺和材料材质的改进以及工厂管理水平的提高，对与金属加工技术相配套的金属加工液提出了更新更高的要求。随着人类环保意识和环保立法的不断加强，人们越来越意识到金属加工剂对人体和环境造成的危害。传统矿物油基剂生物降解性能差、生态毒性高，加之石油资源不断减少，相对来说比较环保的全合成、半合成金属加工剂越来越受到人们的亲睐。但大多数水基金属加工剂仍然采用亚硝酸盐、磷酸盐和有机酚等为添加剂，这些添加剂具有一定的致癌性能，不但使用过程中会危害操作工人的身体健康，而且排放后污染水体，给环境造成了很大的危害[1-3]。金属加工液对人体的危害首先是添加剂的毒性，如作为杀菌剂使用的苯酚毒性很大，防锈效果较好的亚硝酸钠在某些条件下会形成致癌的亚硝酸氨。表面活性剂的脱脂作用，防腐杀菌剂和有机胺等碱性物质的刺激性，会使皮肤干燥、裂口、红肿而发生皮炎，对皮肤造成危害。使用金属加工液时产生的油雾，以及金属加工液散发的刺激性气体会危害人的呼吸器官，如常使用的甲醛杀菌剂，对人的眼、鼻有强烈的刺激性，接触皮肤会导致组织坏死。金属加工液对环境的危害主要是废液对水资源的污染，矿物油是金属加工液的主要成分之一，其生物降解性差，能长期滞留在水和土壤中。美国环保局指出，油对水生物有急性致死毒性，也有长期亚急性致死毒性（即不会导致生物死亡，但破坏其正常的生态）。水中油含量超过10 μg/g，就会使海洋植物死亡，超过300 μg/g，可使淡水鱼死亡。金属加工液添加剂对环境的污染是多方面的，如常用作极压添加剂的短链氯化石蜡是海水污染物之一，在水基金属加工液中常用的磷酸钠防锈剂会使河流、湖泊因富营养化而出现赤潮[4-6]。

文章结合现代磨削技术的发展现状，采用无毒或低毒添加剂，研制了一种新型环境友好化学合成型磨削液，并对其综合性能进行了评价。

1 添加剂的筛选

目前水基型金属加工液采用的剂多为油溶性的，通过提高油溶性添加剂在水中的溶解性，以提高其产品的性，但这种方式配制的水基液稳定性差，油溶性添加剂难以满足水基金属加工液对综合性能的要求，因此选择性能优良的水溶性添加剂是提高水基型金属加工液质量的关键。结合研制产品的性能特点，经过筛选，我们选择以下几种组分作为添加剂，各组分添加剂的组成情况如表1所示。

表1 各种添加剂的组成情况%

(注：基金项目：国家自然科学基金（50275147）、重庆市科技攻关项目、重庆市自然科学基金、教育部“新世纪优秀人才支持计划”资助项目（编号：NCET-04-1002）、院青年基金资助项目。

作者简介：方建华（1971-），男，博士，2005年毕业于后勤工程学院油料应用专业，主要从事环境友好剂及添加剂的研究，已30余篇。）

2 性能考察

配方1~7的性能测试结果如表2所示。

表2 配方1~7性能测试结果

从表2可以看出，配方1的防锈性能太差，但对有色金属的防腐性能较好。配方2虽然在配方1的基础上增加了防锈剂A的量，防锈性能仍然很差，但腐蚀试验合格。配方3中未加入油酸皂，其工作液外观得到较好改善，增加pH调节剂的量，其消泡性、防锈性、腐蚀性都合格。配方4中采用复合防锈剂，减少防锈剂A的量，加入防锈剂B，其消泡性、防锈性、腐蚀性都合格，说明复合防锈剂的效果较单一防锈剂好。配方5中采用防锈剂B，其消泡性、腐蚀性都合格，但防锈性较差。说明在该体系中单独采用防锈剂B不能够达到防锈效果，需要做进一步改善。配方6中虽然添加了大量的防锈剂A，其消泡性、腐蚀性都合格，但防锈性较差，这可能是因为存在聚醚表面活性剂的原因。虽然配方7采用了复合防锈剂，但由于pH值过低，防锈效果仍然很差。

从以上结果可以看出，在初步的配方筛选实验测试中，只有配方3、配方4能达到防锈防腐实验要求，故将这2个配方做进一步的性能测试。

将配方3、4的溶液按5%浓度稀释成工作液，用四球机按GB/T 3142-90剂承载能力测定法进行测试，四球机转速（1450±50）r/min,室温，时间10 s。结果表明，配方3、4的工作液最大无卡咬负荷（PB值）均为750 N，烧结负荷（PD值）均为2500 N。

图1和图2分别为配方3和配方4稀释液的摩擦力矩-时间-摩擦系数曲线，从图中可以看出，工作试液的平均摩擦系数为0.116和0.101，表明两种配方的工作液均具有较好的性能。

图1 配方3稀释液的摩擦力矩-时间-摩擦系数曲线

图2 配方4稀释液的摩擦力矩-时间-摩擦系数曲线

3 生物降解和生态毒性试验

生物降解性能按CEC L-33-A-93法进行，结果如表3。

表3 不同种类剂的生物降解性%

由表3可以看出，两种工作液的生物降解性能均较好，是两种较理想的环境友好水基剂。

根据浙江大学环境工程系检测，研制的两种磨削液的BOD（生化耗氧量）分别为1.02 g/L和1.132 g/L， COD（化学耗氧量）分别为0.91 g/L和1.20g/L，完全达到国家排放标准。

根据浙江大学生物学院用两种磨削液对动物所作的病理诊断，经统计处理表明，工作液涂抹动物皮肤后，动物表现正常，体重无变化，局部皮肤无红肿、溃疡、渗出等现象；经光镜和显微照片观察，实验动物的皮肤、肝脏和肾、心、脑、肺细胞均无差异，由此可知，磨削液对人体无毒性。

以德国的Wassergefahrdungklasse（WGK）为基础进行检测，表明研制的两种水基磨削液的急性水毒性极限值（EL50）或（LL50）均不小于116 μg/g，属于无毒性磨削液。

由于两种磨削液的水污染指数值（WEN）分别为0.6和0.62，属于无水污染液，使用后可直接排放，对环境和人体无任何危害。

4 结论

研制的两种化学合成型磨削液具有优良的综合性能，而且无毒，可生物降解，是性能优异的环境友好金属加工剂。

（说明：由于磨削液的性能考察目前没有专用方法，实验室模拟台架试验只能作参考，所以这里只以四球机为评价手段进行简单试验，产品主要在实际生产中应用，现场使用表明，该磨削液使用性能优越。另外，在生理生态毒性试验中，所有指标的评价尚不具备条件，我们只对皮肤刺激性进行了考察。）

参考文献：

［1］ 陈波水，方建华，李芬芳.环境友好添加剂［M］.北京：中国石化出版社，2006.

［2］ 罗新民.金属加工用油产品与应用［M］.北京：中国石化出版社，2006.

［3］ 周耀华，张广林.金属加工剂［M］.北京：中国石化出版社，2002.

［4］ 方建华.环境友好剂的过去、现在和将来［J］.合成材料，2005(2):21-23.

［5］ 秋金华,罗新民,欧阳波.水基金属加工液添加剂的使用［J］.合成材料，2005(4):29-32.

［6］ 申士强,张建华.水溶性金属加工液添加剂的制备及其性能的研究［J］.与密封，2004(4):51-57.

THE DEVELOPMENT ON ENVIRONMENTALLY FRIENDLY GRINDING FLUID

FANG Jian-hua, CHEN Bo-shui, DONG Ling, WANG Jiu

(Department of Oil Applied and Management Engineering, Logistical Engineering University, Chongqing 400016，China)

有色金属加工技术范文第5篇

机械制造业是―个国家工业立足的根本，是经济发展的重要支柱，超硬材料在机械加工中更是起着重要作用。好的刀具要有极高的硬度和柔韧性，尤其是随着高速加工技术、干式切削等技术的运用，对刀具的要求越来越高。本文通过对我国机械制造业的现状进行分析，简述超硬刀具在现代化工业加工中的性能和种类，以及在车削、铣削、镗削、钻削等机械加工中的实际应用，综合分析超硬材料刀具在机械制造中的重要性。

我国现代化机械行业加工技术中，超硬材料刀具的应用越来越广泛，在工业加工中所占重要性也越来越高，金属切削机床给机械制造提供了很大的平台和保障。

1.我国机械制造业的现状

近年来，我国机械制造业的发展较为迅速，在规模和产量方面仅次于美国，出口量已经达到世界首位。而在质量上，还有所欠缺，民用产业还位于中低端阶段，高精刀具多数从外国进口而来，在加工技术上限制了刀具的发展。

超硬刀具材料指的是天然金刚石、人造金刚石和立方氮化硼（CBN）几种材料，然而受到价格方面的限制，当前人们所采用的超硬刀具多数为聚晶立方氮化硼（PCBN）和人造聚晶金刚石（PCD）等材料。

2.超硬材料刀具的种类和性能分析

当前我国机械制造工业中所用超硬刀具材料中的人造金刚石多数在低压状态中制造而成，相比较大单晶金刚石，其在硬度和耐磨性上都有所提高，其显微硬度可以达到10000 HV，在刀具材料中最硬。同时因其摩擦系数小，和其他金属没有亲和力，故而，切屑很容易流出，热导率高，切面质量好，切削时不易形成屑瘤，可以对陶瓷、铜、铝等金属和非金属材料进行加工。金刚石的缺点在于热稳定性低和韧性差，温度达到700～800℃时易被碳化，在加工钢铁材料时易受到限制，同时高温下铁原子会和碳原子结合从而转化成石墨，改变了物理性质。在硬度上切削镍基合金材料时，也会迅速磨损。

聚晶立方氮化硼刀具从制造方法上可分为聚晶立方氮化硼复合片、电镀立方氮化硼和整体聚晶立方氮化硼三个类型，其耐磨性和硬度上都有所保证，导热性能和耐热性能上均比PCD强，表现出良好的抗腐蚀性，同时其摩擦系数也比较低，在1200℃下依然能表现出良好的热稳定性，此材料更适合用在加工淬硬钢、喷焊用材和冷硬铸件等方面。

人造聚晶金刚石PCD的硬度比天然单晶体金刚石低，但其金刚石晶体聚合各向同性，不会出现不同晶面的强度、耐磨度及硬度上有太大区别的现象。在切削中，切削刃的耐磨能力较强，可长时间进行加工，在使用高速切削和大力度切削状态下，其使用寿命较wC基硬质合金刀具而言，高出10～50倍，PCD刀具有高硬度、长寿命、低摩擦、良好的热导性和低膨胀性等特点，已逐渐形成WC基硬质合金刀具的替代材料。聚晶金刚石复合片PCD的材料来源范围广、价格较低，且该材料的韧性较好，同时和PCD之间还有某种兼容性和可焊性。

3.超硬材料在机械制造业中的应用

在现代切削技术加工中，主要应用刀具材料为PCD和PCBN，这类材料可以完成铸锻毛坯的高速加工、粗精加工等，运用在精密磨削中可以提高磨削的质量和效率。其应用范围广泛，可用于冶金、建筑工程、机械加工、石油勘探、工业加工、仪器仪表、电子工业、军事加工、航空航天等领域。

3.1PCD金属切削刀具

PCD刀具结构主要分为焊接式和可转位式。近年来，我国工业刀具在焊接式方面发展较快的有莫氏标准刀柄的PCD铣刀、镗刀和铰刀，还有圆柱刀柄HSK刀柄，此类刀具的特点是切削刀刃对所用刀柄的跳动影响小，其长度为30ram的HSK柄PCD铣刀跳动为0.002mm，在切削有色金属的面、孔和阶梯孔上可以高速加工。

对于可转位式PCD的刀片，常用在数控机床的刀体、刀杆、刀盘或者刀夹上。在平常的应用中，只需对刀具转位紧固、或更换刀片等便可进行反复加工，提高加工效率。

受到硬度限制，对于含硅量低于10%的铝合金，硬质合金刀便可加工，当超出10%时，只能采用PCD刀具进行加工。目前我国汽车发动机活塞采用的材料是高硅铝合金，其含硅量范围在12%-18%。一汽发动机精镗硅铝合金采用PCD刀具进行削孔，相关数据显示，当使用V=160m/min、f=0.08～0.10mm/r、ap=0.05mm加工时，可加工42500件，比硬质合金刀具高出90倍，零件表面粗糙度也有所下降，从原来的1.6降为0.2，同时节省了调刀时间，成本相较于硬质合金刀具下降85%。

3.2PCBN金属切削刀具

转位结构PCBV刀具有车刀和铣刀，其剪切强度可达到0.8kg/m2。焊接式刀具有车刀、镗刀、铰刀等，在黑色金属加工中多有体现。其刀尖角度常为前角-5°～5°，后角3°～7°。

用PCBN刀具精车高于45HEC的淬硬钢效果十分明显。将其参数设置为：切削速度80～120m/min、进给量0.05～0.025mm/r、切削深度0.1～0.3mm，材料加工表面粗糙度能达到Ra0.3～0.6um，尺寸精度达0.013mm。将其用在标准数控车床上，精度可达到0.01mm，粗糙度可达到Ra0.3um。

当超精密车床上使用PCBN刀具，切削深度设为15～20um，进给量设为0.608um/r，其表面光洁度能达到Rmax=0.0254um，切削不锈钢（，）其表面粗糙度也可达到Rmax≤0.2um。