鄭洛新自創(chuàng)區(qū)集群專項(xiàng)是圍繞鄭洛新三市的優(yōu)勢主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)培育，按照“省市聯(lián)動、共同實(shí)施、鏈條設(shè)計、示范帶動”的原則，突出重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)、圍繞重點(diǎn)環(huán)節(jié)、依托重點(diǎn)企業(yè)組織實(shí)施的省重大科技專項(xiàng)，是加快推進(jìn)鄭洛新國家自主創(chuàng)新示范區(qū)建設(shè)，提升重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)集群核心競爭力，支撐全省制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措。

　　這批集群專項(xiàng)包括智能傳感及物聯(lián)網(wǎng)、智能裝備、新能源汽車及動力電池、超硬材料及制品、新型藥物及醫(yī)療器械、先進(jìn)功能材料、大數(shù)據(jù)與人工智能共7個專項(xiàng)、18個課題。

       一、項(xiàng)目名稱
       高性能碳化鎢及其硬質(zhì)合金產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化

       1.專業(yè)領(lǐng)域：

       超硬材料及制品

       2.起止時間：

       2020年1月——2022年12月

       3.承擔(dān)單位：

       洛陽金鷺硬質(zhì)合金工具有限公司

       4.項(xiàng)目總投入：

       7000萬元

       5.立項(xiàng)經(jīng)費(fèi)：

       1700萬元

       1、研究內(nèi)容

　　鎢作為戰(zhàn)略稀有金屬，廣泛應(yīng)用于民用、軍工和工業(yè)等領(lǐng)域，是現(xiàn)代工業(yè)、國防科技、電子信息、新能源、高端裝備制造和高新技術(shù)發(fā)展的重要支撐材料。硬質(zhì)合金在鎢工業(yè)中被譽(yù)為“工業(yè)的牙齒”，是鎢產(chǎn)業(yè)的核心深加工領(lǐng)域。碳化鎢粉末是硬質(zhì)合金的核心原料，然而，在這些原料和應(yīng)用領(lǐng)域中，我國高性能、高穩(wěn)定性產(chǎn)品制造的核心工藝機(jī)理、生產(chǎn)關(guān)鍵控制要素及方法尚不夠明確，能夠指導(dǎo)產(chǎn)品的應(yīng)用測試評價方法依然處于起步階段。同時，由于硬質(zhì)合金的生產(chǎn)過程屬于粉末冶金過程，其性能的提升，質(zhì)量的管控需從原材料碳化鎢粉末開始，高穩(wěn)定性、高性能的產(chǎn)品的生產(chǎn)需要先進(jìn)的技術(shù)與裝備。

　　針對鎢產(chǎn)業(yè)鏈中存在的問題和不足，洛陽金鷺硬質(zhì)合金工具有限公司為承擔(dān)單位，廈門鎢業(yè)股份有限公司、河南科技大學(xué)為項(xiàng)目合作單位，擬開展“高性能碳化鎢及其硬質(zhì)合金產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化”專項(xiàng)，重點(diǎn)設(shè)置四個課題研究方向，具體如下：

       課題一、高性能碳化鎢粉體制備技術(shù)及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用

       研究內(nèi)容：

       1、APT原料到鎢粉、碳化鎢粉體的全流程粉體制備工藝及優(yōu)化；

       2、高性能超粗碳化鎢粉制備高效篩分、粒度控制及雜質(zhì)控制技術(shù)；

       3、高性能碳化鎢粉的自動化加工設(shè)備技術(shù)的開發(fā)

       4、高性能超粗碳化鎢粉制備關(guān)鍵工藝機(jī)理解析。

       課題二、高性能碳化鎢基熱噴涂粉末產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化

       研究內(nèi)容：

       1、超高壓氣密封用和內(nèi)孔近凈成型碳化鎢基熱噴涂粉末的開發(fā)；

       2、超細(xì)晶超細(xì)粒度碳化鎢粉末的霧化成型、燒結(jié)和分選技術(shù)；

       3、高硬度、低孔隙率及低表面粗糙度的涂層制備技術(shù)； 

       4、碳化鎢晶粒大小及其分布對涂層性能的影響。

       課題三、高性能超大規(guī)格硬質(zhì)合金頂錘開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化

       研究內(nèi)容：

       1、大規(guī)格硬質(zhì)合金頂錘產(chǎn)品組織均勻性及金相夾粗控制；

       2、超大規(guī)格頂錘模具設(shè)計以及壓制工藝、一體化燒結(jié)技術(shù)優(yōu)化

       3、超大規(guī)格頂錘高效磨削和熱處理技術(shù)優(yōu)化；

       4、大規(guī)格硬質(zhì)合金頂錘燒結(jié)過程的微觀結(jié)構(gòu)演變。

       課題四、高端截齒產(chǎn)品開發(fā)及其工程化應(yīng)用研究

       研究內(nèi)容：

       1、鋼材與硬質(zhì)合金的高強(qiáng)度連接技術(shù)的研發(fā)；

       2、截齒產(chǎn)品的抗沖擊性能和硬度與熱處理工藝的研究；

       3、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高端截齒產(chǎn)品生產(chǎn)線的開發(fā) 

       4、多維度截齒產(chǎn)品應(yīng)用評價體系的建立；

       5、熱處理工藝參數(shù)對截齒工作段和耐磨層硬度和焊縫強(qiáng)度的影響規(guī)律。

       二、研究目標(biāo)

       1、研究鎢粉、碳化鎢生產(chǎn)工藝，改善碳化鎢顆粒結(jié)晶完整性，提高其強(qiáng)度、硬度和耐磨性。

       2、研究超粗顆粒鎢粉、碳化鎢生產(chǎn)工藝，改善粉末形貌和單晶顆粒粒度，提高硬質(zhì)合金制品高溫硬度、抗沖擊韌性。

       3、開發(fā)高溫還原、碳化設(shè)備，滿足超粗顆粒粉末生產(chǎn)工藝要求，生產(chǎn)工藝溫度提升50-100℃。開發(fā)高性能碳化鎢粉自動化加工設(shè)備，使加工效率提升30%以上。

       4、突破超高壓氣密封用以及內(nèi)孔近凈成型碳化鎢基熱噴涂粉體、制粒、噴涂、燒結(jié)等關(guān)鍵技術(shù)難題；

       5、開發(fā)用于超大規(guī)格硬質(zhì)合金頂錘的混合料，實(shí)現(xiàn)松比波動≤0.05g/cm3，滿足穩(wěn)定化壓制要求 ；

       6、實(shí)現(xiàn)大規(guī)格頂錘組織均勻，實(shí)現(xiàn)超大規(guī)格頂錘的自動化壓制，壓坯合格率≥99%；改造設(shè)備及夾具，實(shí)現(xiàn)一體化的高效磨削技術(shù)，磨削余量達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平，實(shí)現(xiàn)頂錘產(chǎn)品加工效率提升30%，實(shí)收率達(dá)到≥95.2%；

       7、開發(fā)出最大直徑尺寸達(dá)到 Ф 240的超大規(guī)格頂錘，以匹配1000mm缸徑六面頂壓機(jī);

       8、突破截齒產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程中的理論基礎(chǔ)、中試、工程化應(yīng)用等過程的若干工藝技術(shù)難題，開發(fā)高性能截齒產(chǎn)品，建立全新的截齒產(chǎn)品性能評價體系和不同材料應(yīng)用潛力的篩選方法，形成基于工程化應(yīng)用的截齒產(chǎn)品系統(tǒng)測試方法。

       三、技術(shù)指標(biāo)

       指標(biāo)1：

       合金大制品、地礦工具用高性能碳化鎢粉：                  Fsss:1.5-20um,Ct:6.10-6.18%,Cc≥6.10%

       指標(biāo)2：

       超粗顆粒碳化鎢粉：Fsss:9-30um,Ct:5.80-6.20%,Cc≥6.08%指標(biāo)3：

       超高壓氣密封用碳化基熱噴涂粉：

       粉末粒度：15-38μm

       涂層硬度HV0.3≥1250

       涂層硬度HV0.3極差≤200

       涂層孔隙率≤0.5%

       涂層通過著色探傷

       指標(biāo)4：

       內(nèi)孔噴涂用碳化基熱噴涂粉：

       粉末粒度：2-10μm及5-15μm

       涂層硬度HV0.3≥1200

       涂層孔隙率：≤0.5%

       表面粗糙度Ra：≤1.5um

       指標(biāo)5：

       超大規(guī)格頂錘用碳化鎢粉：

       顆粒形貌為球形，粒度分布1.4-1.6μm，游離碳含量≤0.05%，氧含量≤0.1%

       指標(biāo)6：

       超大規(guī)格頂錘：

       硬度HRA：90.8～91.8

       密度：14.55～14.75g/cm3

       抗壓強(qiáng)度：≥4.5GPa

       抗彎強(qiáng)度：≥3500N/mm2

       磁飽和：75%～94%

       矯頑磁力：180～240 Oe

       孔隙度：A02B00C00

       金相檢測：晶粒20μm以上0pcs/cm2；10μm以上 ≤2 pcs/cm2

       實(shí)收率≥95%

       指標(biāo)7：

       高端截齒產(chǎn)品：

       柱齒（SD1）系列焊縫整體焊縫率≥90%；蘑菇齒（SW6）、收腰齒（SD4）系列整體焊縫率≥80%；焊縫強(qiáng)度≥220MPa；頭部工作段硬度≥48HRC；沖擊韌性達(dá)到58J/cm2以上

       四、研發(fā)投入

　　項(xiàng)目計劃總投入7000萬元，其中研發(fā)投入6515萬元。企業(yè)自籌5300萬元，省財政科技經(jīng)費(fèi)支持850萬元、市財政科技經(jīng)費(fèi)支持850萬元。

       五、預(yù)期經(jīng)濟(jì)社會效益

　　通過本項(xiàng)目的實(shí)施，在鎢、碳化鎢粉體制備產(chǎn)業(yè)中，將實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)1000噸的高性能碳化鎢粉體生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)增值年收入0.2億元；在熱噴涂產(chǎn)業(yè)中，將實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)500噸的高性能熱噴涂生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)年銷售收入1.2億元；在硬質(zhì)合金產(chǎn)業(yè)中，將實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)200噸的高性能硬質(zhì)合金頂錘生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)年銷售收入0.6億元；在工程工具產(chǎn)業(yè)中，將實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)60萬只的高端截齒生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)年銷售收入1億元。該項(xiàng)目的實(shí)施，將實(shí)現(xiàn)年銷售收入3億元，同時將全面推動洛陽市鎢產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)300億級鎢產(chǎn)品加工為支撐的特色產(chǎn)業(yè)化集群，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　六、項(xiàng)目目前進(jìn)展情況

　　截止目前本項(xiàng)目已投入資金1816.23萬元，在碳化鎢粉體方面，完成了從APT原料到鎢粉、碳化鎢粉體的全流程粉體制備工藝及優(yōu)化；在熱噴涂粉末方面，研究超細(xì)晶超細(xì)粒度碳化鎢基熱噴涂粉末的噴霧干燥工藝，實(shí)現(xiàn)-400目粉末含量超過85%，為批量化生產(chǎn)超細(xì)晶超細(xì)粉末提供保障。研究在不影響超細(xì)粉末顆粒強(qiáng)度的情況下的燒結(jié)溫度、保溫時間，避免粉末過燒結(jié)塊。通過氣流分級設(shè)備實(shí)現(xiàn)進(jìn)料速度、進(jìn)氣量、分級輪離心效率等調(diào)控，獲得超細(xì)粒度粉末的精準(zhǔn)分級；在超大規(guī)格頂錘方面，采用高溫碳化工藝，制備高品質(zhì)WC原料；通過高溫碳化使原料WC的粉末結(jié)晶度更加完善，減少粉末內(nèi)部缺陷，提高WC晶粒強(qiáng)度，而且可以改善WC粉末粒度分布，控制WC原料的尺寸從而控制頂錘本體內(nèi)部組織均勻性；在高端截齒方面，從焊料方面進(jìn)行創(chuàng)新，開發(fā)對鋼材及合金均有良好潤濕性的高強(qiáng)度焊料，以此來大幅提高鋼材與硬質(zhì)合金的連接強(qiáng)度。

　　本項(xiàng)目已突破4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，具體如下：

　　1、高溫、氣氛可控特種自動化技術(shù)開發(fā)

　　2、超細(xì)晶超細(xì)粒度碳化鎢粉末的霧化成型、燒結(jié)和分選技術(shù)

　　3、超大規(guī)格頂錘混合料生產(chǎn)工藝技術(shù)

　　4、鋼材與硬質(zhì)合金的高強(qiáng)度連接技術(shù)

　　截止目前已申請專利4件，且已授權(quán)3件，分別為：

　　1、高硬度耐磨截齒，專利號：ZL202020577621.7；

　　2、一種頂錘磨削用固定工裝，專利號：ZL202021472339.9；

　　3、一種加工頂錘用輔助找正工裝專利號：ZL202021474567.X；

　　4、一種鑿巖釬頭的齒孔深度和露齒高度測量裝置，申請?zhí)枺?021213254694；

　　另外兩件專利文稿正在處理中，近期將會受理。