硬質合金閥球因其極高的硬度、耐磨性、耐腐蝕性和良好的尺寸穩定性,被廣泛應用於高壓、高溫、腐蝕性介質及高耐磨工況的閥門中。其生產步驟複雜且精密,主要流程為:原料準備-混合-研磨-乾燥-造粒-成型-預燒結/脫脂-高溫燒結-毛坯檢驗-粗磨-精磨-拋光-檢測-清潔-包裝。
1. 原料準備
(1)碳化鎢粉:高純度、超細顆粒,是硬度和耐磨性的主要來源。(2)鈷粉:作為粘結金屬,將碳化鎢顆粒牢固地粘結在一起,提供韌性。(3)其他添加劑:可能加入少量鉻、釩等碳化物,以抑制晶粒長大或增強特定性能。(4)成形劑:如石蠟、聚乙烯醇等,在混合階段加入,為後續壓制成形提供塑性。
2. 混合與研磨
將上述粉末按精確配比放入球磨機或攪拌磨中,加入酒精或丙酮等液體介質進行濕磨,使WC、Co等成分充分均勻混合,並進一步細化、均化粉末顆粒,形成均勻的漿料。

3. 乾燥與造粒
將研磨後的漿料在噴霧乾燥塔中乾燥,得到流動性好、成分均勻的顆粒狀混合料,便於後續自動壓制成形。
4. 成形
(1)模壓成形:將造粒料放入精密模具中,用液壓機壓制成球形坯體(生坯)。(2)注射成形:對於更複雜形狀或大批量生產,將混合料與大量塑性粘結劑混合,注射到模具中成形。
5. 預燒結/脫脂
將成形後的生坯在較低溫度(通常300-600°C)下緩慢加熱,使步驟1中加入的成形劑完全揮發、分解和排出。此過程必須極其緩慢,避免產生裂紋、鼓泡或變形。
6. 高溫燒結
將完成脫脂的坯體在真空燒結爐或低壓熱等靜壓燒結爐中,在1350°C-1550°C的高溫下進行最終燒結。使鈷相熔化,通過液相擴散和流動,填充WC顆粒間的空隙,使產品達到或接近理論密度(通常>99.5%)。坯體發生顯著收縮(線性收縮率約15-20%),獲得高硬度、高強度的硬質合金球燒結毛坯,但表面粗糙,尺寸有公差。

7. 毛坯檢驗
對燒結後的毛坯進行初步檢測,剔除有宏觀缺陷(裂紋、嚴重變形)的產品。
8. 粗磨
使用專用球磨機或V型槽磨床,用金剛石砂輪磨削,去除餘量,初步獲得球形和基本尺寸。
9. 精磨
使用更細細微性的金剛石砂輪進行精密磨削,進一步提高尺寸精度和球度。
10. 超精密拋光
將磨削後的閥球與磨料(如金剛石微粉)一起放入拋光機(如離心滾筒拋光機、振動拋光機)中進行長時間拋光。去除磨削痕跡,降低表面粗糙度,獲得最終要求的表面光潔度。這也是提高疲勞強度和耐腐蝕性的關鍵步驟。
11. 最終檢測
(1)尺寸與幾何精度:使用千分尺、光學投影儀、圓度儀等檢測直徑、球度、真圓度。(2)表面品質:使用顯微鏡、輪廓儀檢查表面有無瑕疵、裂紋、孔隙。(3)力學性能:抽樣檢測硬度和抗壓強度。(4)材質分析:可能通過金相檢查鈷含量分佈、WC晶粒度等。
12. 清潔與包裝
經過超聲波清洗,徹底去除拋光殘留物。塗覆防銹油或進行防銹包裝,在無塵環境下進行真空或惰性氣體包裝,防止氧化和碰傷。