CN101928478A - 高粘结相硬质合金烧结用涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高粘结相硬质合金烧结用涂料。涂料的组成成分及质量百分比为：金属氧化物粉55％～69.5％；碳黑2.85％～6.1％；水溶性胶(粉)0.15％～3.5％；蒸馏水27.5％～38％。采用以上组分配制的涂料，涂刷在石墨烧结舟皿上，可有效隔断高粘结相硬质合金烧结制品与石墨舟皿之间的直接接触，阻止液相烧结温度下烧结合金与石墨舟皿之间发生的液相和碳的扩散、迁移，达到既防粘结又防渗碳的目的。且本发明涂料成本低廉、制作简单，不污染烧结炉。对操作者无毒、无粉尘伤害，易于清理。是一种较为理想的高粘结相硬质合金烧结用涂料。

Description

高粘结相硬质合金烧结用涂料

技术领域

本发明涉及一种硬质合金烧结用涂料，尤其是一种高粘接相硬质合金烧结用涂料。

背景技术

就高粘结相(钴、镍质量百分比为15-35％)的WC基、TiC-WC基硬质合金的生产制作而言，难度较大的生产工艺控制过程就是制品毛坯生产的最后工序一一烧结工艺过程控制。这类合金由于粘结相(钴、镍)含量较高，且粘结相与石墨有着良好的润湿，因此在液相烧结温度下将发生液相和碳在烧结合金与石墨舟皿间的扩散、迁移过程，从而导致烧结制品粘舟、接触舟皿的底部合金渗碳，最终影响烧结合金接触层变形及性能不合格，烧结制品的一次合格率不高。

现有高粘结相硬质合金烧结的防粘、防渗方法主要有防粘涂料工艺或防粘纸工艺两种。

专利公开号CN1565778A“防止硬质合金制品在高温烧结中粘结舟皿的方法及防粘纸”和部分厂家使用大量刷有市售高钴防粘涂料的滤油纸虽然也可以实现防粘，除剪裁、装舟移位等使用不便外，还不能完全避免碳化纸屑对接触层合金的渗碳、收缩尺寸的影响，因此烧结产品的一次合格率也不高。同时，碳化纸屑对炉膛、对操作者均存在污染，这种防粘方式的成本也比较高。

市售硬质合金通用涂料多数以碳素材料如石墨粉、冶金碳黑、石墨磷片等为主要原料制作，如中国专利公开号CN 1005097B“硬质合金真空烧结用防粘碳素涂胶”就是主要成分为高纯碳素材料的通用涂料；公开号CN1597885A“一种用于硬质合金生产的涂料”涉及以石墨粉为主、添加少量氧化铝的涂料组合物；公开号CN1482193A“一种用于硬质合金生产的涂料”则是以高纯冶金碳黑加石墨磷片为主要原料的组合物涂料；公开号CN101104773A“硬质合金真空防粘涂料”也采用高纯碳黑为主成分、添加少量金属氧化物。通用涂料多拥有很高的总碳含量，主要适用于容易脱碳的低粘结相硬质合金制品及高粘结相合金小制品的烧结。对高粘结相硬质合金大制品(如重达10～200公斤的轧辊)的烧结还是没有很好的防粘、防渗效果，且部分涂料的防粘成本也不低。此外，市售通用防粘涂料，如专利公开号CN1597885A涉及的涂料组合物所含甲醛成分对操作者的身体健康还有不利影响。

公开号CN 101386055A“一种用于高钴硬质合金产品烧结的涂料”采用高纯碳黑为主成分、添加少量高纯钛白粉的组合物涂料可用于高钴硬质合金产品的烧结涂料，但其较高的涂料总碳对接触层合金的碳量还是存在渗碳的可能，并且不能很好地匹配不同粘结剂含量、不同总碳范围的高粘结相硬质合金的防粘结、防渗碳烧结。

有国外厂家对高粘结相硬质合金大制品，如轧辊类产品的烧结已经用到了陶瓷纤维。尽管其防粘结、防渗碳效果也很不错，但过高的使用成本限制了这种防粘结、防渗碳方法在国内的使用和推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制作简单、成本低廉、适用不同总碳需求的高粘结相硬质合金烧结用防粘结、防渗碳涂料。解决现用涂料和防粘方法不能完全解决的粘舟、渗碳问题，提高高粘结相硬质合金大制品烧结的一次合格率。

本发明采用的高粘结相硬质合金烧结用涂料，组成成分及质量百分比为：金属氧化物粉55％～69.5％；碳黑2.85％～6.1％；水溶性胶(粉)0.15％～3.5％；蒸馏水27.5％～38％。本发明中采用的金属氧化物粉比例较高，在液相温度下可有效防止液相和碳在烧结合金与石墨舟皿间的扩散、迁移，所设计的碳黑含量合理，与所烧结的高粘结相硬质合金合金总碳相适应。

上述组分中还可以添加氨水0～0.4％。有助于改善涂料的溶解性。

金属氧化物粉作为耐高温阻断层，其主成分可以是氧化铝粉、氧化钛粉、氧化锆粉、氧化镁粉之一或其组合粉，即可以是上述任意一种氧化物粉，也可以是任意两种、任意三种、或四种金属氧化物粉的组合。

水溶性胶选择聚乙二醇(PEG200～600)；水溶性胶粉选择甲基纤维素(MC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)及羟乙基甲基纤维素(HEMC)中的任一种较佳。

将上述组分中的水溶性胶(粉)先溶于蒸馏水制成水溶性胶溶液，然后将其余组分按配方称量置于搅拌器中，倒入水溶性胶溶液，机械搅拌混合均匀即可。将配制好的涂料涂刷于石墨烧结舟皿上烘干即可形成不低于0.3-0.5mm厚度的涂料层。通过在舟皿上建立一层与烧结的高粘结相硬质合金总碳相适应的、致密的、一定厚度的耐高温涂料层，可有效隔断高粘结相硬质合金烧结制品与石墨舟皿之间的直接接触，液相烧结温度下阻止烧结合金与石墨舟皿之间发生的液相和碳的扩散、迁移，达到既防粘结又防渗碳的目的。且本发明涂料成本低廉、制作简单。不污染烧结炉，对操作者无毒、无粉尘伤害，易于清理。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。下述实施例中所采用的配比均为质量百分比。

实施例1

氧化铝粉58.3％；氧化钛粉5％；高纯冶金碳黑3.33％；甲基纤维素0.37％；蒸馏水33％。

本实例主要适用于粘结相含量≥22％以上WC基硬质合金，如本公司ZY28(平均粘结相含量24％)、ZY26(平均粘结相含量26％)和ZY27(平均粘结相含量30％)等牌号轧辊毛坯。

实施例2

氧化铝粉50％；氧化锆粉7％；高纯冶金碳黑6.0％；聚乙二醇(PEG400)3.4％；蒸馏水33.6％。

本实例主要适用于粘结相含量15％～22％WC基硬质合金以及粘接相含量为15-35％的TiC-WC硬质合金，如本公司ZY29(平均粘结相含量21％)、ZY30(平均粘结相含量19％)、ZY31(平均粘结相含量17％)、ZY32(平均粘结相含量15.5％)等牌号轧辊毛坯，以及TiC-WC基导辊、夹送辊的烧结。

实施例3

氧化铝粉64.5％；氧化镁粉2％；高纯冶金碳黑3.0％；羟乙基甲基纤维素0.25％；蒸馏水29.85％；氨水(质量百分浓度为25％)0.4％。

本实例适用于粘结相含量在15％左右的硬质合金小规格制品。如本公司YG15等牌号板材的烧结。

实施例4

氧化铝粉65.2％；高纯冶金碳黑3.4％；羟乙基甲基纤维素0.4％；蒸馏水31％。

本实例适用产品同实施例1。

实施例5

氧化铝粉54.5％；氧化锆粉0.5％；高纯冶金碳黑6.1％；羟丙基甲基纤维素0.5％；蒸馏水38％，氨水(质量百分浓度为25％)0.4％。

本实例适用产品同实施例2。

实施例6

氧化锆粉55％；高纯冶金碳黑6.1％；聚乙二醇(PEG200)为3.5％；蒸馏水35.4％。

本实例适用产品同实施例2。

实施例7

氧化锆粉60％；氧化钛粉5.1％；高纯冶金碳黑2.9％；聚乙二醇(PEG600)为3.0％；蒸馏水29％。

本实例适用产品同实施例1。

实施例8

氧化铝粉69.5％；高纯冶金碳黑2.85％；甲基纤维素0.15％；蒸馏水27.5％。

本实例适用产品同实施例1。

本发明已累计完成约420吨以上的高钴、镍硬质合金轧辊毛坯、TiC-WC基导辊、夹送辊的烧结。和原垫纸防粘工艺相比，年节约防粘成本10万元。特别是轧辊毛坯一次不合格品的尺寸改型从平均135公斤/月减少到15.6公斤/月；尺寸待判定从平均527公斤/月减少到60公斤/月；无底部渗碳不合格品。一次合格率提高11.24％。TiC-WC基导辊、夹送辊尺寸不合格率小于3.5％、渗碳率约为0.9％。节约价值巨大。

本发明并不局限于所述的具体实施方式。其可扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。如氨水即可以根据不同的浓度相应调整用量，金属氧化物粉除上述实施例外，还可以是氧化铝粉、氧化钛粉、氧化锆粉、氧化镁粉任意一种或几种的其他组合形式。因此除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (7)

1.一种高粘结相硬质合金烧结用涂料，其特征在于，所述涂料的组成成分及质量百分比为：

金属氧化物粉    55％～65.5％；

碳黑            2.85％～6.1％；

水溶性胶        3.0％～3.5％；

蒸馏水          27.5％～38％。

2.如权利要求1所述的高粘结相硬质合金烧结用涂料，其特征在于，所述水溶性胶为聚乙二醇。

3.一种高粘结相硬质合金烧结用涂料，其特征在于，所述涂料的组成成分及质量百分比为：

金属氧化物粉      55％～69.5％；

碳黑              2.85％～6.1％；

水溶性胶粉        0.15％～0.5％；

蒸馏水            27.5％～38％。

4.如权利要求3所述的高粘结相硬质合金烧结用涂料，其特征在于，所述水溶性胶粉为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素及羟乙基甲基纤维素中的任一种。

5.如权利要求1-4任一项所述的高粘结相硬质合金烧结用涂料，其特征在于，还包括质量百分浓度为25％的氨水，其在涂料中的质量百分比为0～0.4％。

6.如权利要求1-4任一项所述的高粘结相硬质合金烧结用涂料，其特征在于，所述金属氧化物粉为耐高温金属氧化物粉。

7.如权利要求6所述的高粘结相硬质合金烧结用涂料，其特征在于，所述耐高温金属氧化物粉为氧化铝粉、氧化钛粉、氧化锆粉、氧化镁粉中的任意一种或几种。