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硬质合金刀具钴元素浸出机理及对策研究

作　者: 张好强
导　师: 贾晓鸣
学　校: 河北理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 硬质合金钴浸出机理油酸硼砂抑制
分类号: TG711
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

切削液是金属切削加工中的重要配套材料。本文借助于分光光度计及扫描电子显微镜等设备研究了含三乙醇胺的溶液对硬质合金中钴浸出的影响,探讨了钴的浸出机理,并选择出有效的抑制剂。研究结果表明:1.在金属切削加工中,使用切削液对硬质合金刀具中的钴有浸出作用,特别是含三乙醇胺的切削液影响最大。三乙醇胺可与Co²⁺发生螯合反应形成比较稳定的螯合物,这种螯合反应加速了硬质合金刀具中钴的浸出。钴的浸出将大大降低硬质合金刀具的抗机械冲击力和使用寿命。2.溶液中添加油酸三乙醇胺、硼砂对硬质合金刀具中的钴的浸出有明显的抑制作用,而且存在着一个最佳的配比及浓度;油酸三乙醇胺与硼砂复配,抑制硬质合金刀片中钴浸出的效果更佳。由于油酸三乙醇胺分子中羟基减少了,且分子构型变大,因此与Co²⁺配位反应能力降低。由于硼砂的加入,OH^-的存在使其与部分钴离子进行结合,由于它们的结合,降低了油酸三乙醇胺与钴离子的络合机率。3.油酸三乙醇胺不宜与钼酸钠进行复配,钼酸钠的加入会降低油酸三乙醇胺对硬质合金钴浸出的抑制作用。由于酯化反应的可逆性,生成的油酸三乙醇胺可能会重新分解,使油酸与溶液中的钠离子结合形成油酸钠皂,三乙醇胺重新分布到水溶液中,加速了与钴离子的络合,反而降低了油酸三乙醇胺的抑制效果。据此提出:使用油酸三乙醇胺与硼砂复配作为切削液的添加剂,可以明显减少硬质合金刀具中钴的浸出,从而提高刀具的使用寿命,降低切削液对人体的危害。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-13
插图或附表清单  13-15
引言  15-16
1 文献综述  16-23
  1.1 硬质合金的现状和发展  16-18
    1.1.1 金属切削加工和刀具材料  16
    1.1.2 硬质合金  16-17
    1.1.3 硬质合金刀具的磨损  17-18
  1.2 钴的性质、用途和危害  18-19
    1.2.1 钴的物理化学性质  18
    1.2.2 钴的用途和危害  18-19
  1.3 切削液的现状及发展  19-23
    1.3.1 切削液的作用和使用性能  19
    1.3.2 切削液的分类及应用  19-20
    1.3.3 切削液的配制及主要成份  20-21
    1.3.4 现代切削液发展趋势  21-23
2 硬质合金刀具钴元素的浸出机理  23-31
  2.1 硬质合金钴元素扩散现象  23-24
  2.2 三乙醇胺的作用  24
  2.3 试验设计思路  24-25
  2.4 三乙醇胺溶液浸泡钴片试验  25-28
    2.4.1 试验主要仪器及药品  25
    2.4.2 溶液中钴离子浓度分析方法  25
    2.4.3 试验方法  25-26
    2.4.4 钴片的浸泡试验结果及讨论  26-28
  2.5 三乙醇胺溶液浸泡硬质合金刀片试验  28-29
    2.5.1 电镜分析结果  28-29
    2.5.2 讨论  29
  2.6 硬质合金与钢的摩擦试验  29-30
    2.6.1 电镜分析结果  29
    2.6.2 讨论  29-30
  2.7 硬质合金中钴浸出机理的探讨  30-31
3 硬质合金中钴浸出抑制剂的选择及单因素试验  31-51
  3.1 抑制剂的选择思路  31-32
  3.2 无机抑制剂的选择和试验  32-35
    3.2.1 钼酸钠的试验  32-34
    3.2.2 硼砂的试验  34-35
  3.3 有机抑制剂的选择和试验  35-51
    3.3.1 油酸三乙醇胺酯的合成  36
    3.3.2 钴片的浸泡试验  36-43
    3.3.3 浸泡钴片试验结果与讨论  43-44
    3.3.4 硬质合金刀片的浸泡试验  44-47
    3.3.5 硬质合金与钢的摩擦试验  47-48
    3.3.6 磨削硬质合金刀片试验  48
    3.3.7 油酸三乙醇胺酯的试验结果与讨论  48-49
    3.3.8 油酸三乙醇胺酯的性能测定  49-51
4 硬质合金中钴浸出抑制剂的多因素试验  51-64
  4.1 油酸三乙醇胺酯与钼酸钠复配试验  51-55
    4.1.1 钴片的浸泡试验  51-54
    4.1.2 硬质合金刀片的浸泡试验  54-55
    4.1.3 试验结果及讨论  55
  4.2 油酸三乙醇胺与硼砂复配试验  55-61
    4.2.1 油酸三乙醇胺酯与硼砂复配液的性能测定  55-56
    4.2.2 钴片的浸泡试验  56-57
    4.2.3 硬质合金刀片的浸泡试验  57-58
    4.2.4 硬质合金与钢的摩擦试验  58-59
    4.2.5 磨削硬质合金刀片试验  59-61
    4.2.6 试验结果及讨论  61
  4.3 油酸三乙醇胺与硼砂、钼酸钠复配试验  61-64
    4.3.1 钴片的浸泡试验  61-63
    4.3.2 硬质合金刀片的浸泡试验  63
    4.3.3 结果及讨论  63-64
结论  64-65
参考文献  65-69
附录A 狄克松检验法用表  69-70
附录B 格拉布斯检验法的过失误差系数g 值  70-71
附录C 硬质合金刀片的扫描电镜分析图  71-113
  一、浸泡硬质合金刀片的电镜分析图  71-83
  二、硬质合金与钢湿摩擦的电镜分析图  83-95
  三、用砂轮磨削硬质合金刀片电镜分析图  95-101
  四、酯3 与钼酸钠复配液浸泡硬质合金刀片的电镜分析图  101-103
  五、酯3 与硼砂复配液浸泡硬质合金刀片的电镜分析图  103-109
  六、三种物质复配液浸泡硬质合金刀片的电镜分析图  109-111
  七、硬质合金与钢干摩擦的电镜分析图  111-113
后记或致谢  113-114
导师简介  114-115
作者简介  115-116
学位论文数据集  116

硬质合金刀具钴元素浸出机理及对策研究

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