圓珠筆用碳氮化鈦球珠

姚鶴忠

上海制筆技術服務有限公司，上海 201612

目前，圓珠筆用球珠的材料以碳化鎢WC 為主，占球珠總數約70%的比例，其次是不銹鋼（304、440C 等），約占30%左右，陶瓷球珠（氧化鋁Al2O3、氧化鋯ZrO2、氧化硅SiO2等）數量很少，可能僅1～2%。近年來，在圓珠筆用球珠研發方面有了新的進展，特別是采用金屬陶瓷材料的碳氮化鈦球珠，本文將對此作一些介紹。

一、圓珠筆用球珠的發展變化

圓珠筆誕生初期，筆頭上的球珠是采用碳鋼制造的，因為太容易被腐蝕而很快被不銹鋼材料所替代。盡管不銹鋼的耐腐蝕性能要比碳鋼好很多，但是硬度不夠，容易磨損，當水性墨水圓珠筆出現時，不銹鋼的耐腐蝕性能對于水性墨水來說仍然是不夠的。因此，到目前為止，不銹鋼球珠的價格最低，主要用于低端產品及大直徑（例如φ0.8mm 以上）球珠的油墨圓珠筆筆頭等。

上世紀60年代，國際上發明了碳化鎢球珠[1]，將制造工具的碳化鎢基硬質合金應用于圓珠筆球珠，取得了重大突破。所謂硬質合金是碳化鎢基合金、碳化鎢一碳化鈦復合基合金、碳化鈦基及碳化鉻基合金等的總稱[2]。圓珠筆球珠主要采用碳化鎢基合金，即以碳化鎢WC作為硬質相，鈷Co、鉬Mo、鎳Ni、鉻Cr等作為粘結相，經高溫燒結而成。主要成分有WC-Co系、WC-Cr-Co-Ni系等，有的還會添加一些鐵Fe、鉑Pt等[3]。由于碳化鎢球珠在硬度、耐磨損和耐腐蝕等各方面均比不銹鋼球珠性能有很大的提升，所以很快就得到了推廣應用。尤其是隨著制造工藝的改進完善，由氫氣燒結改為真空燒結[4]，成材率有很大提高，成本明顯下降，使得碳化鎢球珠逐步占據了主流地位。……