硬質合金燒結是生產過程中最基本、最關鍵的工序，也是最后一道工序。燒結方法及裝備對產品有著巨大影響。傳統的燒結方法有氫氣燒結、真空燒結、熱等靜壓、真空后續熱等靜壓、燒結熱等靜壓等，隨后又出現了微波燒結，微波燒結成為了硬質合金燒結新進展。現以這幾種硬質合金燒結方法做一綜合介紹。
氫氣燒結
將壓坯裝在石墨舟中,再充填一定含碳量的氧化鋁填料或石墨顆粒填料,裝入連續推進式的鉬絲爐內,在氫氣保護下燒結。氫氣燒結能提供還原性氣氛，需要預燒結來清除壓制時添加的成形劑。氫氣燒結存在許多不足。鉬絲剛玉管爐的優點是結構簡單、爐子功率小、爐管壽命長,但是爐溫控制不準、爐內氣氛變化大、產品易滲碳、脫碳。另外,其燒結過程在正壓下進行,產品內部的孔隙不能充分消除,留有殘余孔隙,氧化物雜質不能較好地揮發排除。
真空燒結
真空燒結就是在負壓的氣體介質中燒結壓制的過程。真空燒結與氫氣燒結相比,可提高爐氣純度,同時負壓改善了粘結相對硬質相的潤濕性。真空燒結優點:(1)更好地排除燒結體中Si、Mg、Ca等微量氧化物雜質,提高硬質合金純度；(2)真空下氣相的滲碳、脫碳作用減少,保證最終合金的碳含量,控制合金的組織結構；(3)降低燒結溫度或保溫時間,防止碳化物晶粒不均勻長大；(4)燒結品殘留孔隙比氫氣燒結少,提高合金密度和機械性能；(5)燒結時產品不用填料隔開,操作簡單,產品表面無粘附物和白亮的金屬鋁沉積物。缺點是產品內部有少量孔隙和缺陷。
熱等靜壓
真空燒結法制備硬質合金,產品內部有殘余孔隙,而熱等靜壓正好解決了這一問題。把粉末壓坯和裝入特制容器內的粉末體(即粉末包套)置入熱等靜壓機高壓容器中,施以高溫及高壓,使粉末被壓制燒結成致密的零件或材料，其過程稱粉末熱等靜壓燒結工藝。粉末熱等靜壓的工藝原理，是粉末體(粉末壓坯或包套內的粉末)在等靜壓高壓容器內經受高溫和高壓,強化了壓制與燒結過程,降低制品燒結溫度,改善制品的晶粒結構,消除材料內部顆粒間的缺陷及孔隙,提高材料的致密度及強度。
真空后續熱等靜壓
硬質合金制品經真空(或氫氣)燒結后,可以消除壓坯中的孔洞,基本完成致密化過程。為進一步提高硬質合金密度和抗彎強度,可進行后續熱等靜壓處理,以消除微孔,并使殘留石墨溶解于液相,通過擴散來消除石墨相。真空后續熱等靜壓工藝是產品經傳統真空燒結后,進行熱等靜壓，將燒結好的產品或燒結到密度高于92%理論密度的產品,再在壓力為80～150MPa、惰性氣體為加壓介質、溫度為1320～1400℃的熱等靜壓機中處理。這類方法生產的產品制品其形狀、硬質合金種類不受限制,產品表面光潔度好,可降低或消除孔隙,成分和硬度分布均勻,提高抗彎強度。
這類技術缺陷:(1)雖熱等靜壓溫度比真空燒結溫度略低,但對產品是再一次燒結,在液相溫度或高于液相溫度下,碳化鎢通過液相重結晶而長大,引起合金內部碳化鎢晶粒大小分布不均,粗大的碳化鎢晶粒有著斷裂源的作用,合金強度降低；(2)燒結時,使用的壓力高(100MPa以上),設備設計復雜,費用昂貴,維護難度大,操作復雜；(3)由于壓力高,易引起液相Co的運動和遷移,被擠壓到合金的空洞或孔隙內,形成“鈷池”,引起粘結相在合金內分布不均勻；(4)熱等靜壓時,產品被擱置在石墨板或難熔金屬網格上,并與加壓氣體接觸,因而產品表層不可避免會和石墨及惰性氣體中的O2、N2、H2O、CO2、CO、CH4等氣體作用而發生成分和結構變化。
燒結熱等靜壓
燒結熱等靜壓又稱過壓燒結或低壓熱等靜壓工藝,是在低于常規熱等靜壓的壓力(大約6MPa)下對工件同時進行熱等靜壓和燒結的工藝，它將產品的成型劑脫除、燒結和熱等靜壓合并在同一設備中進行,將工件裝入真空燒結等靜壓爐,在較低溫度下低壓載氣(如氫氣等)脫蠟后,在1350～1450℃進行真空燒結,接著在同一爐內進行熱等靜壓,采用氬氣作為壓力介質,壓制壓力為6MPa左右,保溫一定時間進行冷卻。
微波燒結
微波燒結是利用在微波電磁場中材料的介質損耗，使整體加熱至燒結溫度實現致密化的快速燒結。常規燒結依靠發熱體通過對流、傳導、輻射傳熱,材料受熱從外向內,燒結時間相對較長,晶粒較易長大。微波燒結是依靠材料本身吸收微波能轉化為材料內部分子的動能和勢能,材料內外同時加熱,材料內部熱應力可減到最小,在微波電磁能作用下,材料內部分子或離子的動能增加,使燒結活化降低,擴散系數提高,可以進行低溫快速燒結,使細粉來不及長大就被燒結。微波燒結是制備細晶材料的有效手段之一。
