碳化钨的氧化溶解研究

在金属切削加工过程中，硬质合金刀具与水基切削液的某些成份发生电化学腐蚀或高温氧化反应，使得刀具中的碳化钨（WC）发生氧化溶解。这不仅造成了刀具的磨损，降低了使用寿命，同时也给环境带来危害。采用电化学方法结合扫描电镜及俄歇电子能谱分析技术研究了纯水及常用切削液添加剂的水溶液对碳化钨氧化溶解的影响，并对其作用机理进行了分析与探讨。合成出一种新型多功能添加剂—对硝基苯甲酸三乙醇胺酯（简称“芳环醇胺酯”）。实验结果表明，芳环醇胺酯水溶液对碳化钨的氧化溶解具有较好的抑制效果。将芳环醇胺酯与其它抑制效果较好的添加剂进行复配，研究复合添加剂对WC氧化溶解的抑制效果。通过Design expert7.1软件，根据中心组合（CCD）设计原理，在三因素三水平的响应面分析法（简称“RSM”）基础上，结合二次多项式回归分析对复合添加剂的配方进行设计与优化。在复配实验中，根据原电池原理结合水热氧化技术，探讨了水热体系中不同组成的复合添加剂对碳化钨的氧化溶解程度。研究了不同添加剂溶液中加入WC粉前后的电动势变化。以电动势增量ΔE为响应指标作响应面和等高线，并以此来分析各因素之间的相互作用，通过解析回归方程求得各因素的最佳值，即复合出添加剂的最优配方。根据最佳配方进行实验，将实际测量值与模型预测值进行对比以检验模型的准确性与可靠性。电化学数据表明，柠檬酸钠、硼砂、芳环醇胺酯对碳化钨粉的氧化溶解具有明显的抑制作用。在单因素探索实验基础上得知，100mLH₂O中三者的最佳适用量分别为：0.8¹.2g、2.4².7g、1.5³.0g。RSM研究结果表明，不同添加剂对ΔE值的影响程度为：芳环醇胺酯>硼砂>柠檬酸钠；柠檬酸钠与芳环醇胺酯、硼砂与芳环醇胺酯的交互作用对ΔE值的影响较显著。当ΔE值最大时，在100mLH₂O中加入柠檬酸钠、硼砂及摩尔比为1:1.1的芳环醇胺酯的质量分别为：0.9835g、2.5074g、2.5103g；回归模型预测值为0.05907V，实际测定值为0.05736V。