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机械网--磨削硬质合金刀具时钴浸出机理的研究

发布时间:2021-11-18 16:32:26 阅读: 来源:检测台厂家

摘要:通过用微乳液介质—分光光度法和扫描电子显微镜测定硬质合金刀具磨削、磨损和浸泡后磨削液和刀具中的钴含量,探讨了磨削液浸出钴的机理,并对磨削液的使用和改进提出建议。 1 引言磨削液在磨削硬质合金刀具的进程中不但可以降落磨削温度,而且可起到提高磨削质量和磨削效率的作用,因此在加工中得到广泛使用。但据近期国外文献报道,在磨削硬质合金刀具时采取磨削液有可能使硬质合金中的钴浸出。钴是硬质合金材料中的粘结剂,它的浸出将大大降落硬质合金刀具的使用寿命;同时,磨削废液中钴含量太高会污染环境,对工人身体健康造成危害。因此,研究磨削硬质合金刀具时的钴浸出机理,寻觅减少或避免刀具中钴浸出的有效方法,具有10分重要的意义。目前国内还没有见报道这方面的研究成果。为此,我们模拟硬质合金刀具的磨削进程设计了1系列机械实验,并对实验结果进行了分析测定,采取微乳液介质—分光光度法测定硬质合金刀具磨削前后磨削液中的钴含量,用扫描电子显微镜对硬质合金刀具进行测试分析,最后根据实验结果综合推导了钴浸出机理,并提出了解决问题的初步方案。2 模拟实验与分析2.1 机械实验通过模拟硬质合金刀具的实际磨削进程,分别进行了磨削实验、摩擦实验和浸泡实验。1) 磨削实验刀具:YG6硬质合金刀具;砂轮:直径Ø150mm,绿色碳化硅磨料,粒度46#;机床:CA6140型车床,转速1120r/min。实验时,将砂轮装在自制芯轴上,芯轴1端卡在3爪卡盘上,另外1端用顶尖顶住;硬质合金刀具固定在刀架上。磨削进程中分别使用600ml 蒸馏水、油酸3乙醇胺和3乙醇胺3种磨削液。样品编号及实验数据见表1。表1 磨削实验数据磨削液种类硬质合金刀具磨削液(磨削后)磨削时间(min)磨削前磨削后试样质量(g)试样质量(g)试样体积蒸馏水C0113.3C1113.0L1200(ml)25油酸3乙醇胺13.7C1213.3L23乙醇胺13.0C1312.4L3

由表1 可知,在相同的加工条件和磨削时间下,分别使用蒸馏水(L1)、油酸3乙醇胺(L2)、3乙醇胺(L3)为磨削液时,刀具磨损量顺次增加(分别为0.3g、0.4g 和0.6g),可见以3乙醇胺为添加剂的磨削液磨削效率较高。磨削前、后磨削液的体积由于水分蒸发而产生变化,但不影响钴浸出量测定。用于实验的3种磨削液体积相同,因此其钴含量与浸出能力成正比。2) 摩擦实验将砂轮换成直径Ø105mm、厚度30mm的钢套,在与磨削实验相同的实验条件下,以油酸3乙醇胺为润滑液,用YT硬质合金刀具与钢套平面部分进行摩擦。样品编号及实验数据见表2。表2 摩擦实验数据-摩擦前摩擦后摩擦时间(min)硬质合金刀具试样C02C1415质量(g)80.080.0钢片试样F0F1磨削液试样—L4体积(ml)500150

3) 浸泡实验用200ml油酸3乙醇胺磨削液浸泡YG8硬质合金刀具:经90~100℃水浴3小时后,在常温下浸泡15天。浸泡后溶液体积为25ml,液体样品编号为L5。经分光光度分析,L5中钴含量为110µg/ml。2.2 微乳液介质—分光光度分析1) 仪器与试剂仪器:721 型分光光度计。试剂:①Co(II)标准溶液:取CoCl2. 6H2O配成1g/L储备液,再稀释为0.1mg/ml钴工作液;②微乳液:先配制SDS(102烷基硫酸钠):正丁醇:正庚烷=63:27:10(重量比)的原液,然后配成含水85%的微乳液;③0.2%PAN的乙醇溶液;④pH=5的HAc-NaAc缓冲溶液(上述试剂中除SDS为化学纯外,均为分析纯)。实验方法2) 取0.1ml钴工作液于容量为25ml的瓶中,顺次加入pH=5的缓冲溶液2.0ml、PAN溶液0.7ml,用微乳液定容,摇匀。静置210分钟后,用721型分光光度计于波长586nm处,用1cm比色皿,以试剂空白为参比测定溶液的吸光度,作出工作曲线。分别取0.1~1ml磨削后的蒸馏水(L1)、油酸3乙醇胺(L2)和3乙醇胺(L3),按上述方法测定钴含量,丈量结果列入表3。表3 分光光度分析结果试样L1L2L3L4L5钴含量(µg/ml)9.3014.5023.700.70110

3) 分析结果分光光度分析结果见表3。光度分析结果表明,在磨削硬质合金刀具的进程中,3种磨削液都可以使刀具中部分钴浸出,浸出能力按由大到小顺序排列分别为3乙醇胺(钴含量23.70µg/ml)、油酸3乙醇胺(钴含量14.50µg/ml)、蒸馏水(钴含量9.30µg/ml)。光度分析结果还表明,当硬质合金刀具与钢片摩擦时,使用的油酸3乙醇胺润滑液钴浸出量较少(L4中钴含量仅为0.70µg/ml,远小于L2中的钴含量);而用油酸3乙醇胺长时间浸泡刀具,在常温下即可使钴大量浸出(L5中钴含量达110µg/ml)。2.3 扫描电镜分析用KYKY2800 型扫描电子显微镜对硬质合金刀具及钢套表面进行测试分析,分析结果见表4。表4 扫描电镜分析结果试样元素重量百分比(%) 原子百分比(%)C01Co5.4915.34W94大产权房子拆迁怎么补.5184.66C11Co3.018.82W96.9991.18C12Co2.677.92W97.3392.08C13Co2.005.87W98.0094.13C02Co5.1312.86W90.0572.31Ti4.8114.83C14Co1.432.54Fe24.9946.73W68.0238.63Ti5.5512.10F0Fe98.5397.41Mn0.350.36Al0.591.20Si0.531.04F1Co0.640.63Fe91.5895.05Mn0.550.58Al0.801.71W6.442.03

由表4可知,硬质合金刀具经磨削后,刀具中的钴含量减少,且采取不同磨削液时其钴含量按蒸馏水、油酸3乙醇胺、3乙醇胺的顺序递减(由磨削前Co元素占试样重量的5.49%分别减少为3.01%、2.67%和2.00%),表明3种磨削液对钴的浸出能力顺次递增并以3乙醇胺最强,这与分光光度分析结果是1致的。另外,刀具与钢套摩擦后,刀具中部分钴元素分散到钢中(Co元素重量比由试样C02的5.13%减少为C14的1.43%,F1中Co增加到0.60%),同时钢套中部分铁元素分散到刀具中(C14中Fe增至24.99%),这验证了分散磨损的存在2021年棚户区动迁新政策。3 钴浸出机理探讨根据实验及分析结果可作以下推论:磨削硬质合金刀具时,刀具中钴原子首先被空气氧化为2价钴Co(II),Co(II)可与磨削液中的OH-或3乙醇胺(TEA)反应生成配合物使钴从刀具中浸出。由于油酸3乙醇胺和3乙醇胺磨削液中TEA可与Co(II)配位,且其中的OH-浓度远大于蒸馏水,因此2者对钴的浸出能力均强于蒸馏水。同时,在油酸3乙醇胺磨削液中,3乙醇胺与油酸反应,配位能力降落,且其OH-浓度低于3乙醇胺磨削液,因此3乙醇胺磨削液对钴的浸出能力强于油酸3乙醇胺。另外,硬质合金刀具与钢摩擦时,硬质合金中的部分W、Co元素会向钢中分散,而钢中部分Fe元素也会向硬质合金中分散。因此磨削液中钴含量较少。综上所述,可得出以下结论:1) 磨削时使用水、油酸3乙醇胺、3乙醇胺作为磨削液,都可以使硬质合金刀具中的钴浸出,且浸出能力顺次增强。浸出机理为

式中,Co(TEA)和Co(OH)指Co 与TEA 或OH-构成的配合物,其实不是具体化学式。2) 常温下,用含3乙醇胺的磨削液长时间浸泡硬质合金刀具可使刀具中的钴元素浸出。3) 硬质合金刀具与钢摩擦,刀具中钴的损失情势主要为分散磨损。根据上述结论,为减少硬质合金刀具磨损,避免刀具中钴元素的浸出,减少环境污染修路征收会强拆吗,实现绿色制造,作者建议:①研制3乙醇胺的替换品以抑制磨削液对钴的浸出作用。②使用含3乙醇胺的磨削液磨削硬质合金后,应及时将硬质合金碎屑从磨削废液中分离,避免长时间浸泡而使钴浸出。(end)资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章