CN102277509B

CN102277509B - 硬质合金混合料的生产工艺

Info

Publication number: CN102277509B
Application number: CN201110230947A
Authority: CN
Inventors: 汪建昌; 彭绍雨
Original assignee: Carbide Co Ltd Chengdu Sidon
Current assignee: Carbide Co Ltd Chengdu Sidon
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2031-08-12
Also published as: CN102277509A

Abstract

本发明涉及硬质合金生产领域，具体公开了一种硬质合金混合料的生产工艺。本发明的硬质合金混合料的生产工艺，石蜡为成型剂，无水酒精为研磨介质，按目标牌号配料，包括如下步骤：(一)石蜡中加入添加剂，并加热至石蜡熔化，所述添加剂选自油酸、硬脂酸或吐温-60的任一种或它们的任意混合物；(二)溶化后的石蜡与添加剂先加入球磨机中研磨；(三)将原料粉末及酒精装入球磨机，按目标牌号所需工艺时间进行球磨，卸料；(四)卸出的湿磨料浆经干燥，制粒，即得硬质合金混合料。进一步，所述添加剂用量为原料粉末重量的0.05～0.2％；步骤(二)的研磨时间为15-30分钟。本发明制得的混合料按目标牌号压制成型，脱成型剂，烧结，孔隙度稳定达到A02B00的高水平。

Description

硬质合金混合料的生产工艺

技术领域

本发明属于硬质合金技术领域，特别涉及一种硬质合金混合料的生产工艺。

背景技术

硬质合金生产一般包括湿磨备料、压制成型和烧结三大阶段。湿磨备料的质量既要满足后续工序的工艺要求，还要满足成品的材质要求，这是直接决定硬质合金生产是否顺畅、品质是否稳定的关键因素。为满足压制成型的工艺要求，湿磨备料阶段在按目标牌号配料，湿磨，干燥，制粒步骤得混合料的过程中，必须加入成型剂才能将混合料压制成型，经脱成型剂，烧结步骤得到相应牌号的硬质合金产品。常用的成型剂主要有橡胶、聚乙二醇和石蜡。因石蜡具有残留少，蒸发温度低，在低温烧结阶段易被排除且不会将杂质带入合金等优点，成为典型的成型剂之一。使用石蜡作为成型剂的混合料生产工艺，业内称其为石蜡工艺，并选用己烷、丙酮等石蜡的溶剂型液体作湿磨介质。由于石蜡在常温下不溶于酒精，因此石蜡工艺生产硬质合金时通常不选择酒精作介质。

为发挥酒精价格相对低廉、来源丰富且安全性较高的优点，通过技术手段克服“常温下石蜡不溶于酒精”这一问题后，让酒精作为石蜡工艺的球磨介质成为了现实。现有解决这一问题的技术手段主要包括：(1)湿磨时，在湿磨介质中加入分散剂，如油酸、硬脂酸等，使原料粉末分散均匀；(2)将石蜡进行预研磨，再加入原料及酒精进行湿磨；(3)用喷雾干燥器完成湿磨料浆的干燥、制粒。如中国发明专利CN101514405B即同时使用了前述三种方法。CN101514405B所述方法是将石蜡单独进行预研磨，然后再将物料、酒精加入到石蜡中一起湿磨，并同时加入分散剂，这种方法虽部分克服了石蜡在原料中不易分散均匀的问题，但不能从根本上实现石蜡与原料粉末颗粒的结合，不能充分形成石蜡-原料粉末颗粒的包覆体，也不能从根本上解决石蜡-原料粉末颗粒的包覆体在酒精介质中的均匀分散等问题。前述方法制得的混合料，需要通过后续的喷雾干燥过程弥补石蜡在原料、酒精中分散不够充分的问题，且增加了生产成本。实际的生产实践中，石蜡-酒精工艺喷雾干燥制得混合料也时常发生石蜡偏析，硬质合金孔隙度等性能不达标的情况。

发明内容

本发明的主要目的是针对以石蜡为成型剂、酒精为介质的硬质合金混合料湿磨工艺存在的石蜡在酒精、原料粉末之间分散不充分的问题，提供一种简易的硬质合金混合料的生产工艺。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

硬质合金混合料的生产工艺，石蜡为成型剂，无水酒精为研磨介质，按目标牌号配料，包括如下步骤：(一)石蜡中加入添加剂，并加热至石蜡熔化，所述添加剂选自油酸、硬脂酸或吐温-60的任一种或它们的任意混合物；(二)熔化后的石蜡与添加剂先加入球磨机中研磨；(三)将原料粉末及无水酒精装入球磨机，按目标牌号所需工艺时间进行球磨，卸料；(四)将卸出的料浆干燥，制粒，即得硬质合金混合料。

发明人经研究发现，改善石蜡在酒精、原料粉末之间的互溶及分散问题，关键并不在于用表面活性剂使原料粉末分散或者用预研磨方法来分散石蜡。发明人经过大量研究和试验，找到了解决石蜡、酒精、原料粉末之间不互溶及难分散问题的根本方法。本发明方法的反应原理为：石蜡与硬质合金原料粉末润湿性差，通过石蜡与添加剂先混合并研磨，在研磨体合金球表面包覆一层充分分散的石蜡，通过表面活性剂对粉末颗粒表面的吸附作用，在石蜡与WC、Co等原料粉末的中间形成富含表面活性剂的中间界面，进而使石蜡均匀包覆原料粉末，形成石蜡-原料粉末颗粒包覆体；同样，表面活性剂改善石蜡与酒精的结合性能，使石蜡-原料粉末包覆体能在酒精中均匀分散，避免了石蜡、原料粉末的聚集。本发明的硬质合金混合料生产工艺，通过将添加剂与石蜡溶化预混合后，进行预研磨，再将原料粉末与湿磨介质酒精加入一起研磨的方法，从根本上解决了石蜡、酒精之间因不互溶而难以充分分散的问题。

作为优选方案，前述硬质合金混合料的生产工艺，所述添加剂用量为原料粉末重量的0.05-0.2％。作为进一步的优选，前述硬质合金混合料的生产工艺，所述添加剂用量为原料粉末重量的0.1％。添加剂的用量，是控制硬质合金质量的重要因素之一。为保证石蜡在原料粉末中充分分散，添加剂的量应足够多；但是，为了避免其对硬质合金后续的制粒工艺的影响，降低压制性能，添加剂的量需严格控制。申请人经大量研究及筛选发现，当添加剂用量为原始粉末重量的0.05～0.2％，尤其优选添加剂的用量为原始粉末重量的0.1％时，添加剂能让石蜡充分分散在原料粉末和酒精介质中，为后续干燥带来了便捷，并能保证硬质合金的孔隙度稳定在一个高水平上。

作为优选方案，前述硬质合金混合料的生产工艺，所述步骤(二)的研磨时间为15-30分钟。作为进一步优选，所述步骤(二)的研磨时间为20分钟。时间过短，石蜡分散不充分，混合料的质量得不到保证。

前述硬质合金混合料的生产工艺，所述步骤(三)球磨的球料比选择本领域常用的球料比，均可实现本发明目的。作为优选方案，前述硬质合金混合料的生产工艺，所述步骤(三)球磨的球料比优选3.5∶1。

前述硬质合金混合料的生产工艺，步骤(四)所述的球磨料浆用普通干燥器干燥，用普通制粒机制粒，即可实现本发明目的。因本发明所述方法保证了石蜡在酒精、原料粉末之间的互溶及充分分散，本发明的球磨料浆通过普通干燥器(如Z型干燥器)，普通制粒机(如圆筒制粒机)，即可完成混合料的制备，制得的硬质合金孔隙度即能稳定达到A02B00的高水平。

本发明的硬质合金混合料的生产工艺，无水酒精及石蜡的用量均为本领域常规用量。优选的无水酒精/原料粉末比例为200-350ml/Kg。优选的石蜡用量占原料粉末的1.8～2.0wt％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明的硬质合金混合料生产工艺，从根本上解决了石蜡在酒精、原料粉末之间的不互溶及难分散的问题，制得的硬质合金孔隙度稳定达到A02B00的高水平。

二、因石蜡分散充分，湿磨温度不需刻意进行控制，在5℃～35℃条件下均可进行。

三、因石蜡分散充分，无须喷雾干燥器完成湿磨料浆的干燥制粒，用普通干燥器和机械制粒机就可以完成混合料的制备并实现本发明目的，且简便灵活。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述。

但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。

实施例1

目标牌号YG6，具体为：硬质相为94wt％WC(FSSS 2.0微米)，粘结相为6wt％Co(FSSS 1.5微米)。原料粉末300kg为一个批号。石蜡(占原料粉末2wt％)为成型剂，无水酒精(300ml/kg原料粉末)为研磨介质，按目标牌号配料，制备混合料：

(一)在石蜡中加入1ml/kg原料粉末的油酸(油酸重量为原料粉末重量的0.1％)，并加热至石蜡熔化；

(二)石蜡与油酸在球磨机中研磨30分钟；

(三)将原料粉末及酒精装入球磨机，球料比为3.5∶1，球磨48小时，卸料，经Z型干燥机干燥，园筒制粒机制粒，即得。

混合料按目标牌号压制成型，脱成型剂，1450℃真空烧结，制得目标牌号硬质合金，经金相检测，孔隙度：A02B00C00。制得的硬质合金，经鉴定：

密度：14.92g/cm³；

硬度：91.2HRA

孔隙度：A02B00C00

TRS：2300N/mm²。

实施例2

目标牌号YT15，具体为：64wt％WC(FSSS 1.0微米)，30wt％WC-TiC固熔体(FSSS 2.5微米)，粘结相为6wt％Co(FSSS 1.5微米)。原料粉末300kg为一个批号。石蜡(占原料粉末2wt％)为成型剂，无水酒精(310ml/kg原料粉末)为研磨介质，按目标牌号配料，制备混合料：

(一)在石蜡中加入1ml/kg原料粉末的硬脂酸(硬脂酸重量为原料粉末重量的0.1％)，并加热至石蜡熔化；

(二)石蜡与硬脂酸在球磨机中研磨20分钟；

(三)将原料粉末及酒精装入球磨机，球料比为3.5∶1，球磨48小时，卸料，经Z型干燥机干燥，圆筒制粒机制粒，即得。

混合料按目标牌号压制成型，脱成型剂，1450℃真空烧结，经金相检测，孔隙度：A02B00C00。制得的硬质合金，经鉴定：

密度：11.30g/cm³；

硬度：92.5HRA；

抗弯强度：1800N/mm²。

实施例3

目标牌号YG6X，具体为：硬质相为93.5wt％WC(FSSS 1.0微米)和0.5wt％TaC(FSSS 1.5微米)，粘结相为6wt％Co(FSSS 1.5微米)。原料粉末300kg为一个批号。石蜡(占原料粉末2wt％)为成型剂，无水酒精(320ml/kg原料粉末)为研磨介质，按目标牌号配料，制备混合料：

(一)在石蜡中加入0.2ml/kg原料粉末的吐温-60(吐温-60重量为原料粉末重量的0.2％)，并加热至石蜡熔化；

(二)石蜡与吐温-60在球磨机中研磨30分钟；

(三)将原料粉末及酒精装入球磨机，球料比为3.5∶1，球磨96小时，卸料，经Z型干燥机干燥，圆筒制粒机制粒，即得。

混合料按目标牌号压制成型，脱成型剂，1450℃真空烧结，制得目标牌号硬质合金，经金相检测，孔隙度：A02B00。制得的硬质合金，经鉴定：

密度：14.86g/cm³；

硬度：92.5HRA；

抗弯强度：2100N/mm²。

实施例4

目标牌号YG8，具体为：硬质相为92wt％WC(FSSS 2.1微米)，粘结相为8wt％Co(FSSS 1.5微米)。原料粉末300kg为一个批号。石蜡(占原料粉末2wt％)为成型剂，无水酒精(300ml/kg原料粉末)为研磨介质，按目标牌号配料，制备混合料：

(一)在石蜡中加入0.5ml/kg原料粉末的吐温-60(即吐温-60重量为原料粉末重量的0.05％)，并加热至石蜡熔化；

(二)石蜡与吐温-60溶化后在球磨机中研磨15分钟；

密度：14.75g/cm³；

硬度：90.5HRA；

抗弯强度：2400N/mm²。

实施例5

目标牌号YT5，具体为：硬质相为80wt％WC(FSSS 7.0微米)和10.5wt％TiC-WC固溶体(FSSS 2.5微米)，粘结相为9.5wt％Co(FSSS 1.5微米)。原料粉末300kg为一个批号。石蜡(占原料粉末1.8wt％)为成型剂，无水酒精(300ml/kg原料粉末)为研磨介质，按目标牌号配料，制备混合料：

(一)在石蜡中加入0.5ml/kg原料粉末的油酸及0.5ml/kg原料粉末的硬脂酸(油酸和硬脂酸的总重量为原料粉末重量的0.1％)，并加热至石蜡熔化；

(二)溶化后石蜡、油酸、硬脂酸混合物在球磨机中研磨20分钟；

密度：12.95g/cm³；

硬度：90.2HRA；

抗弯强度：1850N/mm²。

Claims

1.硬质合金混合料的生产工艺，石蜡为成型剂，无水酒精为研磨介质，按目标牌号配料，其特征在于，包括如下步骤：

（一）石蜡中加入添加剂，并加热至石蜡熔化，所述添加剂选自油酸、硬脂酸或吐温-60的任一种或它们的任意混合物；

（二）熔化后的石蜡与添加剂先加入球磨机中研磨；

（三）将原料粉末及无水酒精装入球磨机，按目标牌号所需工艺时间进行球磨，卸料；

(四)将卸出的料浆干燥，制粒，即得硬质合金混合料；

所述添加剂用量为原料粉末重量的0.05～0.2%。

2.根据权利要求1所述的硬质合金混合料的生产工艺，其特征在于，所述添加剂用量为原料粉末重量的0.1%。

3.根据权利要求1所述的硬质合金混合料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（二）的研磨时间为15-30分钟。

4.根据权利要求3所述的硬质合金混合料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（二）的研磨时间为20分钟。

5.根据权利要求1所述的硬质合金混合料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（三）球磨的球料比为3.5：1。