隨著難加工材料越來越多以及數控機床的普及和發展，對於切削工具要求也越來越高，尤其是在對切削精度、切削效率、可靠性以及專用化等方面。傳統刀具材料已經難以滿足現代製造業提高效率和降低成本的需要，硬質合金材料因其獨特而優異的性能逐漸在切削領域佔據了主導地位。硬質合金材料主要由硬質相WC以及粘結相Co構成，WC相主要負責貢獻耐磨性，而Co相則承擔則增強韌性的角色。但是，耐磨性與韌性是一對難以協調的矛盾，耐磨性強則相應的韌性變弱，反之亦然。為了平衡這一矛盾，相關研究人員也進行了深入的研究，通過強化粘結相、熱處理、表面塗層以及功能梯度結構等方法製備出多種新型硬質合金，使其同時具備高韌性和高耐磨性。

目前硬質合金切削刀具主要發展趨勢包括功能梯度結構、高鈷細晶結構以及塗層硬質合金三類。功能梯度結構硬質合金是基於FGM（Functionally Graded Materials）原理，改變傳統硬質合金微觀結構的分佈，使成分或組織在一維空間、二維空間甚至於三維空間形成梯度結構。其可顯著提高刀具的切削效率以及延長刀具使用壽命；高鈷細晶硬質合金，顧名思義就是含Co量較高，而晶粒度較細。細晶硬質合金的緻密度、硬度及強度都顯著高於普通晶粒硬質合金，再適當提升Co含量，不但能滿足現代加工業以及特種應用領域對新材料的加工需要，尤其適用于製造高負荷、高應力磨損以及銳利的精密模具和工具；塗層硬質合金則是在原有基體上通過CVD（Chemical Vapor Deposition）、PVD （Physical Vapor Deposition）等方法沉積一層極薄的耐磨層，以提高基體的耐磨性。且該塗層可根據實際工作所要求的性能進行不同元素的組合添加，可以實現單層多元素以及多層塗層。

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在TIG焊（鎢極惰性氣體保護焊），鎢電極在大電流、氬氣保護效果不好的情況下容易發生凸緣現象，即在電極尖端附近出現凸緣或者圓環（rim）。rim會阻礙氬氣的流動和電極表面稀土氧化物的遷移，加劇電極的燒損，破壞電極的穩定性。

在相同條件下，對W-La₂O₃、W-Y₂O₃和W-CeO₃三種電極進行rim試驗，W-CeO₂最早出現rim，其次是W-Y₂O₃，最後是W-La₂O₃。另外，氬氣流量、電弧長度也會對rim產生一定的影響。

氬氣流量的影響：試驗中，電極弧長為3mm，電流為160A，起弧電壓為76V。通過改變氬氣的流量發現，氬氣流量越小,rim出現的時間越短。

電弧長度的影響：試驗中，氬氣流量為3L/min，電弧電流為160A，電弧電壓為76V。通過改變電弧的長度發現，電弧長度越長，rim出現的時間越短。

觀察電極的SEM照片發現，電極從尖端後根部被分為3個區域，A區域粗糙，B區域光滑，C區域粗糙。而rim出現的位置一般在C區域與B區域之間。這個區域枝晶結構，說明rim的長大方式是以枝晶方式進行的。

在電弧燃燒的過程中，在電弧和電阻熱的共同作用下，電極表面的鎢一方面會出現熔化和蒸發，另一方面會發生重結晶，通過枝晶的長大方式從電極表面向外部生長。在C區域，由於鎢重結晶長大的速率大於鎢熔化和蒸發的速率，因此會出現rim現象。另外一方面，焊接過程中雖然有氬氣保護，但是還是存在少部分氧化性氣體雜質，加上空氣中氧分子的侵入，電極表面的鎢會在溫度較低的C區域氧化生成鎢的氧化物。這些氧化物在高溫下會發生分解，在重結晶枝晶上沉積，最終形成了rim。

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隨著科學技術的發展和人類環保意識的提高，近年來，人們研究了多種新型電極材料來代替釷鎢電極。在60年代，蘇聯就開始新型材料的研製。中國在1973年，研製出了W-CeO₂電極材料。80年代後期，日本推出了系列的單元稀土電極，包括W-Y₂O₃、W-CeO₂和W-La₂O₃等。而複合稀土電極是在90年代推出的，通過添加多種稀土氧化物制得的複合電極具有優良的焊接性能。

HWCYL20鎢電極的成分主要有0.4wt%La₂O₃,0.4wt%CeO₂和1.2wtY₂O₃和氧化鎢。將三種稀土硝酸鹽溶液與藍鎢粉末混合，乾燥還原後，制得三元稀土鎢粉末。再通過壓制、燒結、錘鍛、退火、拉絲和磨削制得不同直徑的HWCYL20電極。

通過分析三元稀土鎢粉末的SEM照片發現，粉末的Fisher粒度大約為1.7um，粒度較小，這主要是因為稀土元素有利於抑制鎢晶粒長大。鎢電極經過燒結後，稀土氧化物顆粒作為第二相均勻分佈在鎢基體中。稀土氧化物顆粒尺寸為1~2um。經過焊接後，電極中稀土氧化物顆粒尺寸沒有發生明顯的變化。

對比Ø1.6mm的HWCYL20電極和釷鎢電極焊接性能發現，HWCYL20電極經過焊接測試後其尖端附近表面枝晶突起，損害了電極的起弧和焊接性能。在高倍鏡下發現電極尖端表面形成了凹陷。而釷鎢電極的尖端變鈍，嚴重影響了電極的起弧性能，燒損嚴重。另外，HWCYL20電極的電子逸出功是2.76eV，燒損量是釷鎢電極的50%。由此可知，HWCYL20電極具有較好的焊接性能。

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與熱等靜壓HIP（Hot Isostatic Pressing）工藝相對的還有冷等靜壓CIP（Cold Isostatic Pressing）工藝，其一般是在常溫下對密封於塑性模具中的物料的各個方向同時進行均勻施壓，多用於粉末狀的金屬或非金屬材料的成型，為後續的燒結提供預壓坯。鎢銅合金是由W和Cu兩種互不相溶且理化性能差別較大的金屬組成的假合金，用常規方法難以製備，必須通過粉末冶金PM工藝才能制取。根據傳壓液體的不同，冷等靜壓包括濕袋法以及幹袋法等靜壓以及軟模壓制。常規模壓法由於粉末與粉末間、粉末與模沖和模壁間存在一定的摩擦力，使得壓制過程中力的分佈和傳遞發生一定的改變，也同時造成了壓坯各部分密度和強度分佈不均；相比之下，冷等靜壓工藝成型壓力更為均勻，其能保證在較低的壓力下壓坯具有均勻的密度和完整的形狀，且模具損耗小、成型效率高。

此外，需要注意的是在冷等靜壓的過程中控制加壓速度也是影響壓坯密度的重要因素。其不僅影響到粉末顆粒之間的摩擦狀態和加工硬化程度，還會影響氣體逸出的情況。若加壓速度過快，氣體不易逸出，留在坯料裏的氣體相對較多，在後續燒結過程中就會相應地留下難以消除的孔隙或氣孔。除此之外，加壓速度過快會使得粉末內部聚集較大的內應力，卸壓後導致壓坯發生彈性後效。因此，在壓制過程中降低加壓速度、適當延長保壓時間可使壓力傳遞充分，粉體間的空氣有充分的時間逸出，利於壓坯密度分佈和有效避免了彈性後效。

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鎢銅材料由鎢和銅兩種金屬構成，其具有鎢和銅金屬的所有優點，如高強度、高硬度、優良的耐磨耐蝕性、耐電弧燒蝕能力、抗熔焊性、良好的導電導熱性等，被廣泛運用於一些高壓開關、真空開關電觸頭、電火花加工電極、電阻焊電極以及等離子電鍍電極等領域。另外，在微電子領域，如大型積體電路和大功率微波器件作為基片、嵌塊、連接件和散熱元件，鎢銅材料可以有效減少因散熱不足和線膨脹係數差異所產生應力的現象，延長了電子元件的使用壽命。

由於鎢和銅兩種金屬互不相溶，因而只能通過粉末冶金的方法進行製備。在此基礎上還出現了許多新的製備工藝，如機械合金化法、氧化物還原法、熱壓梯度法、熱化學法、注塑成型法、活化液相燒結法、電弧熔煉法、纖維強化法、熱等靜壓法、複合粉末共還原法等。但是這些方法都在一定程度上存在一些缺陷。而熱靜液擠壓是在四柱式液壓機上完成的，模具採用三層預應力套組合凹模，同時採用外層加熱圈和陶瓷加熱管對模具進行預熱。隨著燒結溫度升高，燒結坯相對密度增大，微量活化劑Ni加入有助於燒結坯相對密度的提高。溫度的升高改善了銅液對固相鎢的潤濕性，有利於銅液充分鋪展在鎢晶粒表面上，降低顆粒重排過程的阻力，提高緻密化速度；另外，隨著溫度的升高，銅液的粘度下降，有利於提高銅液在毛細管力作用下的流動速度，從而促進了緻密化進程。

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真空電鍍用鎢加熱子上架操作要點：

1.上架前先檢查底油上油品質，不合格的需用#617天那水清洗再重新上油；2.夾持要穩固,保證啤件在真空室內旋轉時不會掉落甩出； 3.啤件的裝掛位在電鍍後會留痕跡，另外夾持力過大啤件可能變形，故可保留水口/澆道作為裝掛位，在電鍍後再其除去；4.上架過程中不得觸摸啤件要電鍍的有效位置，以免留下指印污痕影響電鍍效果；   5.籠架保持清潔,要定期洗擦。 

 落架操作要點：

1.小心取下，不要刮花； 2.擺放整齊，隔層用乾淨紙墊好；  3.膠盆要蓋好，防灰塵。 

上面油 & 烘乾固化

面油作用：在鍍膜上加一層塗料保護(透明)膜以消除針孔使鍍層加固，提高鍍層的耐磨性和接觸性,另外一個作用是使染色工序成為可能。
操作注意：上面油要特別注意上油均勻到位且不聚油，一般需用海綿類物滲吸去表面多餘面油。

 染色 & 烘乾 

染金色---使鍍膜外觀呈珼鍍金色的效果。烘乾/固化條件：溫度60-65℃，時間30min。 1. 配染色液：一般用300份水配1份色粉。 2.保持染色液70℃恒溫，通入氣流攪動令染色液均勻無沉澱； 3. 染色時間：3 ~ 12s，之後用清水清洗兩次； 4. 出現色差時，從溫度、時間及染色比例來調整； 5. 染色件外觀要求：色對簽辦且色澤均一，無起點，不脫模光澤好，無刮花。烘乾：溫度70℃， 時間30 ~ 40min。

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理論上說，燒結體的晶粒度越小，材料的硬度也越高；而材料的斷裂強度會隨著硬度的增大而增大。為了提高硬質合金球齒WC-Co的硬度和強度，在燒結過程中必須通過優化燒結工藝以及添加適當的晶粒生長抑制劑來抑制晶粒的長大。硬質合金粉末燒結過程中常用的抑制劑有TaC、MoC、Cr3C2、VC、NbC等，其可以作為單一添加劑也可按一定比例組成複合型抑制劑。此外，還有研究人員將難熔金屬碳化物加入到富Co基體中，並將所形成的固溶體作為抑制劑。其能顯著降低基體熔點，在液相Co中形成穩定的金屬/非金屬原子團，而該原子團的存在會阻礙W、C原子從一個晶粒向另一個相鄰晶粒的液相遷移，從而進一步降低WC晶粒的長大速率。

稀土元素也可作為晶粒長大抑制劑，其也能在燒結過程中抑制晶粒長大並提高硬質合金球齒的各項性能。與常用的抑制劑一樣，稀土元素也有許多，如Y、La、Nd、Pr、Ce，其添加形式也可以是稀土金屬、氧化物以及混合稀土。稀土元素的主要作用在於：1.性質較為活潑，對O、S、N、C等元素親和力較強，因而硬質合金球齒中的這些雜質元素形成稀土化合物質點並分佈在晶界上。這也就有效地阻止了液態Co中的擴散溶解和WC相之間的晶界遷移，抑制了WC晶粒的不均勻長大；2.淨化晶界以及去除雜質，稀土元素與雜質元素結合形成球形化合物，對粘結相起到彌散強化作用。在以上兩種機制下，對硬質合金球齒的硬度、抗彎強度有顯著的強化作用。與此同時，稀土元素還能有效降低硬質合金球齒的燒結溫度，較好解決了控制晶粒長大和燒結緻密化之間的矛盾。

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化學鍍膜最早用於在光學元件表面製備保護膜。隨後，1817年，Fraunhofe在德國用濃硫酸或硝酸侵蝕玻璃，偶然第一次獲得減反射膜，1835年以前有人用化學濕選法澱積了銀鏡膜，它們是最先在世界上製備的光學薄膜。後來，人們在化學溶液和蒸汽中鍍制各種光學薄膜。50年代，除大塊窗玻璃增透膜的一些應用外，化學溶液鍍膜法逐步被真空鍍膜取代。 真空蒸發和濺射這兩種真空物理鍍膜工藝，是迄今工業能夠製備光學薄膜的兩種最主要的工藝。1935年，有人研製出真空蒸發澱積的單層減反射膜。但它的最先應用是1945年以後鍍制在眼鏡片上。真空電鍍用鎢加熱子在蒸發鍍膜的過程中需要注意以下幾點。

1.在發熱鎢絲上纏上鋁片。如上次電鍍中熔鋁呈球狀包覆於鎢絲上則不可再用，需拆出換過鎢絲。
2.將上好籠架的啤件（通過小車）推入真空室內，保持電極緊密接觸，嵌入離合器定位牢固應能旋轉。
3.順序用機械泵，羅茨泵及擴散泵抽氣，當真空度指針達到5×10-4TORR時可開始蒸鍍操作。
4.蒸鍍過程：鎢絲升溫到650℃，鋁熔融在鎢絲上，繼續升高到近1000℃，熔化鋁被蒸發逸出鋁原子以直線運動凝結在它相碰的表面上，真空室內被鍍製品不斷在旋轉 （跟籠架）使被鍍表面鍍上均勻膜層。
5.平均鍍膜生產週期約30分鐘左右。
6.設備的詳細操作使用參見附頁數據。

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