CN100427245C - 超细硬质合金制造过程中粉料氧含量的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了超细硬质合金制造过程中粉料氧含量的控制方法，其特点是在球磨之前或球磨过程中，向混合粉料中加入甲基苯骈三氮唑，甲基苯骈三氮唑的加入量为混合料重量的0.1～2%，它既可以直接加入，也可以先在有机溶剂中溶解，然后再加入。本发明技术方案可有效控制超细粉料氧含量在0.5～0.6Wt%，避免合金中出现缺碳相，制得的超细硬质合金的使用性能显著提高；且该方案操作简便、易实施，适用于各种精密工具的加工制造，应用范围广，经济效益十分显著。
Description
技术领域
本发明涉及硬质合金的生产制造，尤其涉及超细硬质合金制造过程中超细粉料氧含量的控制方法。
背景技术
超细硬质合金由于具有高硬度、高强度和高韧性，而被广泛用于制造金属切削的精密钻头和铣刀、印刷电路板钻孔用的微钻、磁带切刀等精密工具。制造超细硬质合金所采用的超细原材料的粒度很小，其中超细碳化钨粉的粒径为0.1～0.2μm，超细钴粉的粒径为0.4～1.0μm。在加工这些粉末过程中，经24～72小时的滚动球磨，粉末中存在着很大的表面能和晶格畸变能，粉末的活性较强，很容易吸氧氧化。如果氧化严重，甚至会造成合金中出现缺碳相，这种缺碳相组织的出现将严重恶化超细硬质合金的使用性能。因此，超细粉料氧含量的不稳定给生产高质量超细硬质合金带来了很大困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种超细硬质合金制造过程中超细粉料氧含量的控制方法，旨在有效解决超细粉料在合金生产过程中因吸氧氧化而造成超细粉料氧含量超标、导致合金使用性能下降的问题。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
超细硬质合金制造过程中粉料氧含量的控制方法，将各种原材料按一定的重量比配成混合粉料、并加入湿磨介质，进行球磨数小时，球磨后粉料经过干燥再掺入成型剂压制成形，烧结得成品，其特征在于：在球磨之前或球磨过程中，还加入甲基苯骈三氮唑。
进一步地，上述的超细硬质合金制造过程中粉料氧含量的控制方法，所述甲基苯骈三氮唑先在有机溶剂中溶解，然后再加入到被球磨的混合材料当中。
再进一步地，上述的超细硬质合金制造过程中粉料氧含量的控制方法，甲基苯骈三氮唑的加入量为混合粉料重量的0.1～2％。
更进一步地，上述的超细硬质合金制造过程中粉料氧含量的控制方法，所述湿磨介质为工业酒精、丙酮、正己烷中的任意一种、或任意两种的混合物、或三种的混合物；所述原材料包括碳化钨粉，碳化钨粉的晶粒规格尺寸为亚微细级0.5～0.8μm、或超细级0.2～0.5μm、或纳米级＜0.2μm。
本发明技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
①在球磨之前或球磨过程中，向混合粉料中加入甲基苯骈三氮唑，可有效控制超细粉料的氧含量，从而更精确控制超细硬质合金的碳含量，避免合金中出现缺碳相，稳定合金的质量，所制得的超细硬质合金的使用性能显著提高；
②该方案操作简便、易实施，适用于金属切削的精密钻头和铣刀、印刷电路板钻孔用的微钻、磁带切刀等各种精密工具的加工制造，应用范围广，经济效益十分显著。
具体实施方式
为了有效解决超细粉料在球磨、储存等生产过程中因吸氧氧化而造成超细粉料氧含量超标、导致合金使用性能下降的问题，本发明提供一种超细硬质合金制造过程中超细粉料氧含量的控制方法。
超细硬质合金制造过程的主要过程是：首先将各种原材料按一定的重量比配成混合粉料，然后加入湿磨介质进行球磨，数小时后球磨粉料经过干燥并掺入成型剂压制成形，最后烧结得硬质合金成品。本发明的主要特点是，上述加工过程中，在球磨工序加入甲基苯骈三氮唑以对氧含量进行控制，确保超细硬质合金成品的质量。
具体实施时，原材料当中一般包括有碳化钨粉，这种碳化钨粉的晶粒规格可以是亚微细级0.5～0.8μm，或者是超细级0.2～0.5μm，或者是纳米级＜0.2μm。在球磨之前或者球磨过程中，既可以直接加入甲基苯骈三氮唑，也可以事先将甲基苯骈三氮唑在丙酮、正己烷等有机溶剂当中溶解，然后再加入到球磨体系。湿磨介质为工业酒精、丙酮、正己烷中的任意一种、两种或三种的混合物。
通常，甲基苯骈三氮唑的加入量是原材料混合粉料重量的0.1～2％。加入之后，甲基苯骈三氮唑吸附在超细粉体表面，一方面改变超细粉体表面的电荷状态和界面性质，使超细颗粒表面能量状态趋于稳定，减缓氧化速度；另一方面被吸附的甲基苯骈三氮唑分子在金属表面形成一层保护膜，阻碍与氧化反应有关的电荷或物质的转移，也使粉末的氧化速度明显减小。吸附在超细粉末表面的有机保护膜，除了在球磨过程中起到防止粉末氧化的作用之外，在粉料的储存阶段(未压制成形之前)可继续发挥作用，从而延缓粉料氧化。对比试验结果表明，未加入甲基苯骈三氮唑的混合粉料的氧含量为1.0～1.2％(重量百分比)，而加入了甲基苯骈三氮唑的混合粉料的氧含量降低到0.5～0.6％(重量百分比)。
〖实施例一〗
原材料采用粒度为0.2μm的超细碳化钨(WC)粉和粒度为0.8μm的超细钴(Co)粉、按重量比WC∶Co＝9∶1配成混合粉料投入到球磨罐内，合金球与混合粉料的重量比为5∶1，每公斤混合粉料加入350ml的酒精，再按混合粉料重量的0.5％加入甲基苯骈三氮唑，球磨48小时，球磨后的粉料在100℃的温度下干燥，干燥后再掺入成型剂压制成形，在低压烧结炉内1390℃下烧结60min，得成品。
〖对比例〗
除了不加入甲基苯骈三氮唑之外，其它条件与实施例一完全相同，制得成品以作对比。
经检测，实施例一和对比例所得超细硬质合金各自的性能指标如表1所示。
表1
从表1所列的数据可以看出，采用本发明技术方案以后，氧含量明显减少，合金抗弯强度显著提高，孔隙度也有所降低，即100倍显微镜观察一个视场10μm以下孔隙数量有所减少。
以上通过具体实例对本发明技术方案作了进一步说明，给出的例子仅是应用范例，不能理解为对本发明权利要求保护范围的一种限制。
Claims (4)
1.超细硬质合金制造过程中粉料氧含量的控制方法，将包括碳化钨粉的各种原材料按一定的重量比配成混合粉料、并加入湿磨介质，进行球磨数小时，球磨后粉料经过干燥再掺入成型剂压制成形，烧结得成品，其特征在于：在球磨之前或球磨过程中，还加入甲基苯骈三氮唑，所述甲基苯骈三氮唑的加入量为混合粉料重量的0.1～2％。
2.根据权利要求1所述的超细硬质合金制造过程中粉料氧含量的控制方法，其特征在于：所述甲基苯骈三氮唑先在有机溶剂中溶解，然后再加入到被球磨的混合材料当中。
3.根据权利要求1所述的超细硬质合金制造过程中粉料氧含量的控制方法，其特征在于：所述湿磨介质为工业酒精、丙酮、正己烷中的任意一种、或任意两种的混合物、或三种的混合物。
4.根据权利要求1所述的超细硬质合金制造过程中粉料氧含量的控制方法，其特征在于：所述碳化钨粉的晶粒规格尺寸为亚微细级0.5～0.8μm、或超细级0.2～0.5μm、或纳米级＜0.2μm。
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