CN103890204A - 通过使用共振声混合器制造硬质合金或金属陶瓷粉末的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造硬质合金或金属陶瓷体的方法,包括首先形成如下的粉末共混物的步骤,该粉末共混物包含形成硬质成分的粉末和金属粘结剂。然后使用非接触型混合器对所述粉末共混物进行混合操作,其中使用实现共振条件的声波以形成混合的粉末共混物,并然后对所述混合的粉末共混物进行压制和烧结操作。所述方法能够维持WC颗粒的粒度、粒度分布和形态。

Description

通过使用共振声混合器制造硬质合金或金属陶瓷粉末的方法
技术领域
本发明涉及一种制造硬质合金或金属陶瓷体的方法,其中通过使用声学混合器对粉末成分进行非研磨混合操作。
背景技术
通常,通过如下方式制造硬质合金和金属陶瓷粉末,该硬质合金和金属陶瓷粉末用于制造例如采矿应用等中的金属加工用切削工具、磨损件的烧结体:首先通过在球磨机(ball mill)或研磨机(attritor mill)中将粉末成分连同粘结剂金属粉末、有机粘结剂(例如聚乙二醇)和研磨液一起研磨几小时以形成浆料。然后通常对浆料进行喷雾干燥操作以形成成粒的硬质合金或金属陶瓷粉末,其可用以压制生坯部件,然后对其进行烧结。
研磨操作的主要目的在于获得良好的粘结相分布和在硬质成分颗粒和粘结相粉末之间的良好润湿性,和在一些情况下的解聚WC晶体。良好的粘结相分布和良好的润湿性对于获得高质量硬质合金和金属陶瓷材料是必需的。如果相分布或润湿性差,那么将在最终烧结体中形成孔和裂缝,这对材料是有害的。然而,这些类型的材料极难获得良好的粘结相分布和润湿性,并且获得良好的粘结相分布和润湿性需要输入高能量,即相当长的研磨时间,取决于所用磨机的类型和/或制造等级,通常为10-40小时。为了获得粗粒度等级,研磨时间相对短,以最小化WC晶体分解,同时试图确保良好的粘结剂分布。
球磨机和研磨机都能使粉末成分、粘结剂金属粉末和有机粘结剂良好、均匀地混合。这些工艺提供能克服静摩擦和粘结力的大的能量输入,这是获得良好的粘结相分布和良好的润湿性所需要的。然而,这些磨机将对粉末进行研磨操作。因此,所述粉末即硬质成分粉末和粘结剂金属粉末都将被部分研磨以形成细粒级。这种细粒级可能在后续烧结期间导致不受控制的颗粒生长。因此,研磨可能会破坏窄尺寸的原料。
因为研磨步骤会产生细粒级,其有助于在烧结期间不受控制的颗粒生长,所以难以制造充分受控制的窄粒度微观结构。
已经进行几种尝试以解决这个问题。一种设计为获得包含粘结相分布良好的粗粒WC的粉末的方法在于,将盐例如乙酸钴沉积到WC粒子上,然后使经过涂布的WC颗粒经受高温,因此将乙酸钴还原成钴。通过在研磨之前实施这种操作,可在减少的研磨时间下获得良好的钴分布。这些类型的工艺是相当复杂和耗时的。EP752921B1中描述了这种类型的工艺的一个实例。此类方法是相当复杂和昂贵的,并且实际上仍需要研磨步骤。
还已经试验了其它类型的非研磨混合方法,目的在于避免研磨粉末并因此维持原料的性质,例如粒度。
EP1900421A1公开一种如下的工艺,其中在包括转子、分散装置和浆料循环部件的混合器中均化浆料。该分散装置含有活动部件。
用于硬质合金的常规制造的WC粉末的特征在于相当聚结并且具有不同的颗粒形状和范围。WC粉末的不均匀性由通过还原制造的W粉末的异质性导致,并且这可在后续的渗碳阶段期间变得甚至更加混杂。此外,在烧结期间,任何WC聚结物都可以形成较大的烧结碳化物颗粒并且含有增大频率的σ2边界,即碳化物颗粒在一起而无钴层。
通常通过在高温下渗碳并且在W金属已经解聚之后制造具有有角形态或球形形态的单晶WC原料。
具有有角形态或球形形态和窄分布的单晶WC原料常用于需要优越韧性:硬度关系的应用中,例如采矿应用中。在这些应用中,尽可能保持窄粒度分布和形态是重要的。
为了最小化研磨时间,已经将研磨步骤与其它方法组合以获得WC和钴之间的良好混合。
发明内容
本发明的一个目的在于,在没有研磨下获得均匀粉末共混物,以形成硬质合金或金属陶瓷体。
本发明的另一目的在于获得如下的粉末共混物,其中可维持原料的粒度分布,同时仍获得均匀的粉末共混物。
本发明的另一目的在于,使用不含有任何活动部件并且受到最少量磨损的混合工艺获得粉末共混物。
本发明的另一目的在于提供一种如下的方法,该方法可维持烧结材料中的粒度、分布和形态,同时仍实现良好的混合。
附图说明
图1示出比较来自实施例5和7的发明4和对比4的粒度分布。
图2示出柱状图,其示出比较来自实施例5和6的发明5和对比3的粒度分布。
图3示出来自实施例5的发明4的LOM显微照片。
图4示出来自实施例7的对比4的LOM显微照片。
发明详述
本发明涉及一种制造硬质合金或金属陶瓷体的方法,包括首先形成如下粉末共混物的步骤,该粉末共混物包含形成硬质成分的粉末和金属粘结剂。然后使用非接触型混合器对粉末共混物进行混合操作,其中使用实现共振条件的声波以形成混合的粉末共混物。通常将那些类型的混合器称为共振声混合器。然后对混合的粉末共混物进行成形和烧结操作。
使用非接触型混合器对原料粉末适当地进行混合,其中实现共振条件的声波优选地处于共振声混合器装置中。本领域中已知声学混合器,参见例如WO2008/088321和US7,188,993。这样的混合器使用低频、高强度声能进行混合。当混合易碎的有机化合物时,以及还混合了其它类型的材料时,这样的混合器已经示出良好的结果。声学混合器是非接触型混合器,即,其不含有任何混合用机械部件,例如研磨体、搅拌器、挡板或叶轮。而是,通过施加于有待在混合容器中通过传播声压波进行混合的材料的机械共振,通过在整个混合容器产生微混合区以进行混合。还称为自然振动或自振荡的机械共振是振动系统的普遍现象,其中在共振频率下,振动幅度显著变大。在共振频率下,甚至施加于系统的弱驱动力也可提供大的振幅,并因此为系统提供高的混合效率。
根据本发明的方法的一个优势在于短处理(混合时间),以实现混合物的均匀性,并且在WC晶体中诱导极少或无机械损伤、破裂或应力。此外,在所述系统中利用这种工艺时,得到能量消耗低的优势。因此,通过声学混合工艺,硬质成分粉末的粒度或分布无变化。
在本发明的一个实施方式中,所述振动是声振动。利用声波以将系统置于共振条件下。将声学频率视为在区间20-20000Hz内,而超声频率通常高于20000Hz。在本发明的另一实施方式中,振动频率为20-80Hz、优选50-70Hz。
在本发明的一个实施方式中,所述振动的加速度(有时称为能量)为10-100G、优选30-50G、最优选40G,其中1G=9.81m/s2
在根据本发明的方法中,所述一种或多种形成硬质成分的粉末选自周期表4、5和6族金属,优选钨、钛、钽、铌、铬和钒的硼化物、碳化物、氮化物或碳氮化物。形成硬质成分的粉末的粒度取决于合金的应用,并且优选为0.2μm至30μm。如果没有另有规定,那么此处给出的所有呈重量%形式的量都是干粉成分的总干重的重量%。
所述粘结剂金属粉末可为一种单一粘结剂金属的粉末,或者两种或更多种金属的粉末共混物,或者两种或更多种金属的合金的粉末。所述粘结剂金属选自Cr、Mo、Fe、Co或Ni,优选选自Co、Cr或Ni。添加的粘结剂金属粉末的粒度适当地在0.5μm至3μm之间,优选地在0.5μm至1.5μm之间。
当根据本发明的方法涉及制造硬质合金体时,在此处是指,硬质合金是基于WC-Co的,其除WC和Co以外还可能含有添加剂,例如在制造硬质合金的领域中常用的晶粒生长抑制剂、立方碳化物等。
在本发明的一个实施方式中,硬质合金体由如下的硬质成分制成,其适当地包含粒度在0.5μm至2μm之间、优选地在0.5μm至0.9μm之间的WC。所述粘结剂金属含量适当地在干粉成分的总干重的3重量%至17重量%、优选5重量%至15重量%之间。由这些粉末制成的硬质合金常用于切削工具,例如刀片、钻具、立铣刀等。
在本发明的一个实施方式中,硬质合金体由如下的硬质成分制成,其适当地包含粒度在1μm至8μm之间、优选地在1.5μm至4μm之间的WC。所述粘结剂金属含量适当地在干粉成分的总干重的3重量%至30重量%、优选5重量%至20重量%之间。由这些粉末制成的硬质合金常用于工具成形刀具和磨损件,例如钻头采矿或柏油研磨热轧用按钮,用于采矿应用、拉丝的部件,等。
在本发明的一个实施方式中,硬质合金体由如下的硬质成分制成,其适当地包含粒度在4μm至25μm之间、优选地在4.5μm至20μm之间的WC。所述粘结剂金属含量适当地在干粉成分的总干重的3重量%至30重量%、优选6重量%至30重量%之间。由这些粉末制成的硬质合金常用于钻头、采矿或柏油研磨热轧用按钮。
在本发明的一个实施方式中,制造了如下的硬质合金体,其中WC原料适当地具有单晶WC,所述单晶WC具有球形形态或有角形态。通常通过高温渗碳和之后的解聚来制造这些类型的WC。通常,以如下方式实际测定WC晶体的形状,即球形的或有角的:首先选择适当的原料,即如下制造的WC粉末:将球形或有角的钨金属粉末解聚,接着进行高温渗碳以在碳化钨粉末中维持圆形粒子形状并保持单晶性质。通常以扫描电子显微镜检查WC原料粉末以确定粉末是否为单晶的或聚结的以及颗粒具有什么形态或形状。然后在烧结之后通过测量确认形状。
球形或有角的WC原料适当地具有在0.2μm至30μm、优选1μm至8μm、更优选2μm至4μm和最优选2.5μm至3.0μm之间的平均粒度(FSSS)。球形或有角WC的添加量适当地在70重量%至97重量%之间,优选地在83重量%至97重量%之间,更优选地在85重量%至95重量%之间。粘结相的量适当地在3重量%至30重量%之间,优选地在3重量%至17重量%之间,更优选地在5重量%至15重量%之间。
由球形或有角WC原料制成的硬质合金还可以包含较小量的其它硬质成分,如上文所列出的。所述硬质成分的粒度可具有低于1μm且最多8μm的平均尺寸,这取决于应用等级。
球形在此处是指颗粒具有“圆形”形状,而非对球形的精确数学定义。
‘球形’WC在此处是指在烧结之后测量的颗粒形态。这可通过如下方式进行分析:使用大量颗粒的显微照片,并测量可能在颗粒尺寸内内切的最大圆的直径d1和合乎颗粒尺寸的最小圆的直径d2之间的比率。然后通过以下等式确定赖利比(Riley ratio,ψ):
ψ = d 1 d 2
球的赖利比为1,而在本领域中将“圆形”颗粒视为具有低于1.3的比率。
在本发明的一个实施方式中,所述WC颗粒在烧结之后具有球形并且适当地具有低于1.5、优选地在1.2至1.5之间的赖利比。
有角WC在此处是指WC具有截断的三棱柱的形状。有角WC颗粒适当地具有高于1.5的赖利比。
在本发明的另一实施方式中,所述方法涉及制造金属陶瓷体。金属陶瓷在此处是指包含大量TiCN和/或TiC的硬质成分。金属陶瓷包含嵌入金属粘结相中的碳氮化物或碳化物硬质成分。除钛以外,还添加VIa族元素例如Mo、W,有时还添加Cr,以有助于粘结剂和硬质成分之间的湿润并借助于溶液硬化以强化所述粘结剂。还可以在当今可商购获得的合金中添加IVa和/或Va族元素,即Zr、Hf、V、Nb和Ta。所有这些附加元素通常以碳化物、氮化物和/或碳氮化物形式添加。形成硬质成分的粉末的粒度通常<2μm。
还任选地将有机粘结剂添加至所述粉末共混物中或所述浆料中以有助于在以下喷雾干燥操作期间成粒,而且还用作任何以下压制和烧结操作的压制剂。所述有机粘结剂可为本领域中常用的任何粘结剂。该有机粘结剂可例如为石蜡、聚乙二醇(PEG)、长链脂肪酸等。基于干粉总体积,有机粘结剂的量适当地在15体积%和25体积%之间,有机粘结剂的量不包括在干粉总体积中。
在本发明的一个实施方式中,在无任何混合液的情况下进行混合,即干混。在一个实施方式中,然后可在溶剂,优选乙醇或乙醇混合物中添加有机粘结剂,以在混合之后但在干燥之前形成浆料。
在本发明的另一实施方式中,将混合液添加至粉末共混物中以在混合操作之前形成浆料。
可使用在常规硬质合金制造中常用作研磨液的任何液体。研磨液优选为水、醇或有机溶剂,更优选为水或者水和醇的混合物,最优选为水和乙醇的混合物。浆料的性质取决于研磨液的添加量。因为浆料干燥需要能量,所以应将液体的量最小化以控制成本。然而,需要添加足够的液体以实现可泵送的浆料并避免系统堵塞。
另外,可将在本领域中通常已知的其它化合物例如分散剂、pH值调节剂等添加至所述浆料中。
优选根据已知技术特别是喷雾干燥进行所述浆料的干燥。通过干燥塔中的适当喷嘴将含有与有机液体混合的粉末材料并且可能含有有机粘结剂的浆料雾化,其中热气流例如氮气流会将小滴即刻干燥以形成聚结颗粒。尤其对于后续阶段中使用的压缩工具的自动进料,颗粒形成是必需的。对于小规模实验,还可以使用其它干燥法,如盘式(pan)干燥。
然后由经过干燥的粉末/颗粒形成生坯。可使用本领域中已知的任何种类的成形操作,例如注射成型、挤压、单轴压制、多轴压制等。如果使用注射成型或挤压,那么还将另外的有机粘结剂添加至粉末混合物中。
然后根据任何常规的烧结法例如真空烧结、烧结HIP、等离子体烧结等,将由根据本发明制造的粉末/颗粒形成的生坯烧结。用于每一特定浆料组合物的烧结技术优选为如下的技术,当根据常规方法即球磨或研磨制造浆料时,该方法已经用于所述浆料组合物。
在本发明的一个实施方式中,通过气压烧结(GPS)实施所述烧结。适当地,烧结温度是在1350℃至1500℃之间,优选地在1400℃至1450℃之间。气体优选为惰性性质的,例如氩气。适当地,在20巴至1000巴、优选地在20巴至100巴之间的压力下实施所述烧结。
在本发明的另一实施方式中,通过真空烧结实施所述烧结。适当地,烧结温度是在1350℃至1500℃之间,优选地在1400℃至1450℃之间。
本发明还涉及根据上述方法制造的硬质合金。
根据上述方法制造的硬质合金的合适应用包括如下的磨损件,其需要良好硬度(耐磨性)和韧性性质的组合。
根据上文制造的硬质合金可用于其中常用硬质合金的任何应用中。在一个实施方式中,将所述硬质合金用于油气应用例如采矿钻头镶嵌块(mining bit insert)中。
具体实施方式
实施例1
通过将硬质成分例如WC和Cr3C2的粉末、Co和PEG与乙醇/水重量比为90/10的液体共混,以制备不同的硬质合金浆料。给出的WC粒度和Co粒度是费氏粒度(Fisher grain size;FSSS)。将所述浆料的干燥成分的组成和原料的性质示于表1中。Co、WC和Cr3C2的以重量%给出的量基于浆料中总的干粉成分。PEG的量基于浆料中总的干粉成分,其中PEG的量不包括于浆料的干粉成分中。
表1
浆料 Co(重量%) Co(μm) Cr3C2(重量%) WC(μm) PEG重量%
组成1 10.0 0.5 0.5 0.8 2
组成2a 6.0 0.5 - 2.5 2
组成2b 6.0 0.5 - 5 2
组成3a 6.3 0.9 - 5 2
组成3b 6.0* 0.9 - 5* 2
*约2重量%的钴来源于已经通过如EP752921B1中所述的溶胶-凝胶技术涂有Co的WC粉末。
实施例2
然后使用根据本发明的Resodyn声学混合器(LabRAM)或者常规油漆搅拌器(Natalie de Lux)对来自实施例1的具有组成1的浆料进行混合操作,然后在90℃下对浆料进行盘式干燥。混合条件示于表2中。
表2
粉末 组成 混合器 混合时间(s) 能量(G)
发明1 组成1 RAM 300 95
对比1 组成1 Natalie 300 未获得
然后首先对粉末进行常规的单轴压制操作以形成生坯,之后在烧结温度1410℃下对所述生坯进行烧结HIP操作。
将由所述粉末制成的烧结材料的性质示于表3中。作为另外的比较,包括根据常规技术制造的具有组成1的浆料作为参照1。已经通过首先球磨56小时以制造浆料并然后使其经受喷雾干燥操作而相应地制造了参照1样品。然后以与其它样品相同的方式压制并烧结所述粉末。细颗粒WC的平均粒度不那样受球磨的影响。当给出了两个值时,其表示了对来自同一烧结批次的两个不同工件进行的测量。
表3
Figure BDA0000492691660000111
如在表3中所见的,根据本发明制造的硬质合金获得与对比1和参照1样品大约相同的性质。
实施例3
使用Resodyn声学混合器(LabRAM)或者常规油漆搅拌器(Nataliede Lux)对来自实施例1的具有组成2a的浆料进行混合操作,然后在90℃下对浆料进行盘式干燥。将混合条件示于表4中。
表4
粉末 组成 混合器 混合时间(s) 能量(G)
发明2 组成2a RAM 300 95
对比2 组成2a Natalie 300 未获得
然后以与实施例2中的样品相同的方式压制并烧结所述粉末。
将由所述粉末制成的烧结材料的性质示于表5中。作为比较,包括具有组成2b的浆料作为参照2。已经根据常规技术即球磨20小时并然后使其经受喷雾干燥操作,由组成2b制成参照2样品。然后以与其它样品相同的方式压制并烧结所述粉末。球磨步骤之前的WC粒度是5μm。然后通过研磨操作大幅减小WC粒度。在烧结步骤之后,WC粒度为约2.7μm。在此处对WC粒度所给出的如对烧结材料所测量的所有值都是根据Hc值估计的。
表5
Figure BDA0000492691660000121
如在表5中所见的,根据本发明制造的硬质合金获得与对比2和参照2样品大约相同的性质。另外,对于发明2,在烧结结构中维持了WC原料的窄WC粒度分布。这可见于图1,其示出了发明1的SEM(扫描电子显微镜)图像。图2示出参照2样品的LOM图像(Light OpticMicroscope,光学显微镜),其明显受到研磨的影响,这可由如下现象看出:存在许多较大颗粒,其来源于WC颗粒细粒级颗粒的生长。
实施例4
使用Resodyn声学混合器(LabRAM)对来自实施例1的具有组成3a的浆料进行混合操作,然后在90℃下对浆料进行盘式干燥。将混合条件示于表6中。
表6
粉末 组成 混合器 混合时间(s) 能量(G)
发明3 组成3a RAM 300 95
然后以与实施例2和3中的样品相同的方式压制并烧结所述粉末。
将由所述粉末制成的烧结材料的性质示于表7中。作为比较,包括具有组成3b的浆料作为参照3。通过湿式混合所述粉末并然后使其经受喷雾干燥操作以制造参照3样品。然后以与其它样品相同的方式压制并烧结所述粉末。
表7
粉末 密度(g/cm3 Com Hc(kA/m) 多孔性 HV30
发明3 14.97 5.72 5.65 A02,B00,C00 1240
参照3 14.95 5.7 6.8 <A02 1280
如在表7中可见的,根据本发明制造的硬质合金获得与对比3和参照3样品大约相同的性质。另外,可看出发明3可获得大约相同的性质,其中与参照3相比未涂布WC,参照3中已经使用复杂且昂贵的溶胶-凝胶工艺用Co涂布了WC。
结论是,所述实施例显示,根据本发明的方法可产生与用常规方法制造的产品具有相同性质的产品。因此,能够实现明显更短的研磨时间,从而使能耗降低。另外,能够避免常用的复杂的溶胶-凝胶工艺。
实施例5(本发明)
制造了包含硬质相WC和粘结相Co的硬质合金的样品。WC原料是具有通常为球形形态的单晶WC,通过扫描电子显微镜目视检测确定其具有2μm的平均FSSS粒度。
在LabRAM声学混合器中将WC和Co的粉末与乙醇-水-PEG混合物混合。在100%强度的作用下混合5分钟。
在混合之后,将浆料喷雾干燥以形成聚结物,然后将所述聚结物压制成钻头形状的料体。在真空下在温度1410℃下将压制体GPS烧结成硬质合金的致密样品。根据ISO4499进行烧结粒度的表征。烧结之后的WC颗粒通常是粒度为1.5μM并且分布特征为高斯分布的球形,参见图2和图3。表8中给出不同原料的量和性质。
表8
Figure BDA0000492691660000141
实施例6(现有技术)
制造了包含硬质相WC和粘结相Co的硬质合金的样品。在球磨机中湿磨根据表9的WC和Co粉末10小时,研磨体与粉末的比率为3.6:1,喷雾干燥并压制成钻头形状的料体。在真空下在温度1410℃下将压制体GPS烧结成硬质合金的致密样品。将样品标示为对比3。
表9
Co(重量%) WC形态 研磨之前的WC粒度(μm,FSSS)
对比3 11 有角 4
实施例7(现有技术)
已经通过根据EP752921的溶胶-凝胶法,使用乙酸钴以涂布具有球形形态的WC原料,制造了硬质合金。在涂布之后,将浆料干燥并且在450℃下用氢气还原乙酸Co。将含有2重量%Co的经过涂布的干粉,与进行调节以达到如对比4等级组成的另外的4重量%Co,包括乙醇-水混合物和润滑剂,一起添加至研磨容器中,然后“温和研磨”,在球磨机中湿磨4小时,研磨体与粉末的比率为2.7:1以实现均匀性。表3中限定了原料粉末。
表10
Co(重量%) WC形态 研磨之前的WC粒度(μm,FSSS)
对比4 6 圆形 4
实施例8
分析了实施例5、6和7的硬质合金样品的粒度、硬度和多孔性。通过标准方法ISO3326测量了矫顽磁力。
根据显微照片,根据ISO4499用平均截距法从抛光切片测量了粒度和赖利比,并且表1中示出的值是平均值。在抛光面,根据ISO3878,使用30kg的负荷用维氏压头测量硬度。
根据ISO4505测量多孔性,所述ISO4505为基于对样品的抛光贯穿切口的光学显微镜研究的方法。多孔性的良好水平等于或低于A02最大B00C00,其使用ISO4505刻度。还包括WC原料的粒度以用于比较。
结果可参见表11。
表11
Figure BDA0000492691660000151
如在表11中所见的,与现有技术样品对比3和4相比,根据本发明的样品发明4和5的物理性质示出同样的或改进的性质。

Claims (15)

1.一种制造硬质合金或金属陶瓷体的方法,包括以下步骤:
-形成如下的粉末共混物,其包含形成硬质成分的粉末和金属粘结剂,
-使用非接触型混合器对所述粉末共混物进行混合操作,其中使用实现共振条件的声波以形成混合的粉末共混物,
-对所述混合的粉末共混物进行成形和烧结操作。
2.根据本发明的方法,其中所用频率在20-80Hz之间。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,特征在于将有机粘结剂添加至所述粉末共混物中。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,特征在于将混合液添加至所述粉末共混物中以在所述混合操作之前形成浆料。
5.根据权利要求4所述的方法,其中通过喷雾干燥对所述浆料实施干燥步骤。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其中所述硬质成分中的一种或多种选自周期表4、5和6族金属的硼化物、碳化物、氮化物或碳氮化物。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,特征在于所述粘结剂金属粉末为以下的任一者:一种单一的粘结剂金属,或者两种或更多种金属的粉末共混物,或者两种或更多种金属的合金的粉末,其中所述粘结剂金属选自Cr、Mo、Fe、Co或Ni。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,特征在于在1350℃至1500℃之间的烧结温度下通过气压烧结进行所述烧结。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,特征在于在1350℃至1500℃之间的烧结温度下通过真空烧结进行所述烧结。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其中制造了硬质合金体。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述WC原料为单晶并且其中烧结之后的所述WC颗粒具有球形形态或有角形态。
12.根据权利要求11所述的方法,特征在于烧结之后的所述颗粒具有球形形态并且赖利比低于1.5。
13.根据权利要求11中任一项所述的方法,特征在于烧结之后的所述颗粒具有有角形态,赖利比高于1.5。
14.根据权利要求1-9中的任一项所述的方法,其中制造了金属陶瓷体。
15.一种根据如权利要求1-13所述的方法制造的硬质合金。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016101156A1 (zh) * 2014-12-23 2016-06-30 湖北宝德隆商贸有限公司 一种陶瓷钢材料及其制备方法
CN110510610A (zh) * 2019-09-20 2019-11-29 安徽大学 一种双氧水和磷酸联合改性活性炭电极材料的方法
CN110562978A (zh) * 2019-09-20 2019-12-13 安徽大学 一种复合有氧酸水热法改性活性炭电极材料的方法
CN112375951A (zh) * 2019-09-10 2021-02-19 湖北中烟工业有限责任公司 一种金属陶瓷发热材料及其制备方法

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8105967B1 (en) 2007-10-05 2012-01-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Lightweight ballistic armor including non-ceramic-infiltrated reaction-bonded-ceramic composite material
EP3053211A4 (en) * 2013-10-01 2017-07-05 Bloom Energy Corporation Pre-formed powder delivery to powder press machine
JP5835305B2 (ja) * 2013-11-22 2015-12-24 住友電気工業株式会社 超硬合金およびこれを用いた表面被覆切削工具
JP5835308B2 (ja) * 2013-11-22 2015-12-24 住友電気工業株式会社 超硬合金およびこれを用いた表面被覆切削工具
JP5835306B2 (ja) * 2013-11-22 2015-12-24 住友電気工業株式会社 超硬合金およびこれを用いた表面被覆切削工具
JP5835307B2 (ja) * 2013-11-22 2015-12-24 住友電気工業株式会社 超硬合金およびこれを用いた表面被覆切削工具
JP6548073B2 (ja) * 2014-05-28 2019-07-24 三菱マテリアル株式会社 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具
EP2955241B1 (en) * 2014-06-12 2024-01-24 Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH & Co. KG Method for manufacturing a cemented carbide or cermet body
CN104308230B (zh) * 2014-09-18 2017-05-03 宁波市荣科迈特数控刀具有限公司 一种侧固式铲钻
DK3274482T3 (da) * 2015-03-26 2020-01-06 Sandvik Intellectual Property Stenborsknop
EP3425072A4 (en) * 2016-03-01 2019-09-25 Hitachi Metals, Ltd. COMPOSITE PARTICLES, COMPOSITE POWDER, METHOD FOR MANUFACTURING COMPOSITE PARTICLES, AND METHOD FOR MANUFACTURING COMPOSITE ELEMENT
KR102026918B1 (ko) * 2016-07-04 2019-09-30 주식회사 엘지화학 이차전지용 양극활물질의 제조방법 및 이에 따라 제조된 이차전지용 양극활물질
WO2018008952A1 (ko) * 2016-07-04 2018-01-11 주식회사 엘지화학 이차전지용 양극활물질의 제조방법 및 이에 따라 제조된 이차전지용 양극활물질
WO2018022352A1 (en) * 2016-07-25 2018-02-01 Dow Global Technologies Llc Acoustic mixing for flocculant addition to mineral suspensions
WO2018204259A1 (en) * 2017-05-02 2018-11-08 Saudi Arabian Oil Company Synthetic source rocks
KR102075638B1 (ko) * 2017-07-05 2020-02-10 재단법인대구경북과학기술원 고체산화물 연료전지용 슬러리의 제조방법 및 이에 의해 제조된 고체산화물 연료전지용 슬러리
RU2685818C1 (ru) * 2018-05-03 2019-04-23 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Астрахань" (ООО "Газпром добыча Астрахань") Способ изготовления изделий методом порошковой металлургии
RU2696171C1 (ru) * 2018-09-11 2019-07-31 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина Российской академии наук (ИФВД РАН) Способ получения высокопрочного вольфрамокобальтового твердого сплава с уникальной пластичностью при сжатии для циклических ударных нагружений
KR102130490B1 (ko) * 2018-12-18 2020-07-06 주식회사 엔이피 자동차 조향장치에 사용되는 철계금속부품 제조방법
KR102128942B1 (ko) 2019-02-25 2020-07-01 강원대학교산학협력단 2자유도 공진형 믹서의 방진 설계 방법
EP4021698A1 (en) * 2019-08-29 2022-07-06 Dow Global Technologies LLC Method of making a homogeneous mixture of polyolefin solids and liquid additive
JP7215806B1 (ja) * 2021-10-15 2023-01-31 住友電工ハードメタル株式会社 超硬合金及びそれを用いた切削工具
US11885790B2 (en) 2021-12-13 2024-01-30 Saudi Arabian Oil Company Source productivity assay integrating pyrolysis data and X-ray diffraction data

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0752921B1 (en) * 1994-03-29 1999-10-20 Sandvik Aktiebolag Method of making metal composite materials
WO2002006545A2 (en) * 2000-07-13 2002-01-24 Kennametal Inc. A superhard filler hardmetal and method of making
EP1231288A1 (en) * 1999-10-29 2002-08-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Composite material containing ultra-hard particle
US7188993B1 (en) * 2003-01-27 2007-03-13 Harold W Howe Apparatus and method for resonant-vibratory mixing
CN101020971A (zh) * 2007-04-06 2007-08-22 北京科技大学 一种超细晶无粘结剂硬质合金制造方法
EP2246113A1 (en) * 2009-04-29 2010-11-03 Sandvik Intellectual Property AB Process for milling cermet or cemented carbide powder mixtures

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4013460A (en) * 1972-03-21 1977-03-22 Union Carbide Corporation Process for preparing cemented tungsten carbide
JPH0445535U (zh) * 1990-08-23 1992-04-17
DE69231381T2 (de) * 1991-04-10 2000-12-28 Sandvik Ab Verfahren zur herstellung zementierter karbidartikel
US5328763A (en) * 1993-02-03 1994-07-12 Kennametal Inc. Spray powder for hardfacing and part with hardfacing
SE509609C2 (sv) 1996-07-19 1999-02-15 Sandvik Ab Hårdmetallkropp med två kornstorlekar av WC
SE518810C2 (sv) * 1996-07-19 2002-11-26 Sandvik Ab Hårdmetallkropp med förbättrade högtemperatur- och termomekaniska egenskaper
JPH1034084A (ja) * 1996-07-23 1998-02-10 Iijima Kogyo Kk 振動体の加振装置
US7017677B2 (en) 2002-07-24 2006-03-28 Smith International, Inc. Coarse carbide substrate cutting elements and method of forming the same
EP1552879B1 (en) * 2002-07-09 2007-01-03 Toshiba Plant Systems &amp; Services Corporation Liquid mixing apparatus and method of liquid mixing
US7188991B1 (en) 2004-04-05 2007-03-13 Five Star Industries, Inc. Auxiliary control station for a rear dispensing concrete mixing vehicle
DE102006043581B4 (de) 2006-09-12 2011-11-03 Artur Wiegand Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Hartmetall- oder Cermetmischung
US7682557B2 (en) * 2006-12-15 2010-03-23 Smith International, Inc. Multiple processes of high pressures and temperatures for sintered bodies
WO2008088321A1 (en) 2007-01-12 2008-07-24 Howe Harold W Resonant-vibratory mixing
EP2158028B1 (en) * 2007-06-28 2012-11-14 The Procter & Gamble Company Apparatus and method for mixing by producing shear and cavitation in a liquid
CN101920336B (zh) * 2010-09-19 2011-12-28 哈尔滨工业大学 稀土改性钴包覆碳化钨硬质合金复合粉末的制备方法
ES2535752T3 (es) * 2010-09-24 2015-05-14 Sandvik Intellectual Property Ab Método para producir un cuerpo compuesto sinterizado
EP2439300A1 (en) * 2010-10-08 2012-04-11 Sandvik Intellectual Property AB Cemented carbide
CN101967593A (zh) 2010-11-16 2011-02-09 西华大学 含有稀土的超细晶粒硬质合金材料及其制备方法
JP5716577B2 (ja) * 2011-06-30 2015-05-13 住友電気工業株式会社 硬質材料とその製造方法、並びに切削工具
EP2584057B1 (en) * 2011-10-17 2016-08-03 Sandvik Intellectual Property AB Method of making a cemented carbide or cermet powder by using a resonant acoustic mixer
EP2638992B1 (en) * 2012-03-13 2019-10-02 Hyperion Materials & Technologies (Sweden) AB Method of surface hardening

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0752921B1 (en) * 1994-03-29 1999-10-20 Sandvik Aktiebolag Method of making metal composite materials
EP1231288A1 (en) * 1999-10-29 2002-08-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Composite material containing ultra-hard particle
WO2002006545A2 (en) * 2000-07-13 2002-01-24 Kennametal Inc. A superhard filler hardmetal and method of making
US7188993B1 (en) * 2003-01-27 2007-03-13 Harold W Howe Apparatus and method for resonant-vibratory mixing
CN101020971A (zh) * 2007-04-06 2007-08-22 北京科技大学 一种超细晶无粘结剂硬质合金制造方法
EP2246113A1 (en) * 2009-04-29 2010-11-03 Sandvik Intellectual Property AB Process for milling cermet or cemented carbide powder mixtures

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016101156A1 (zh) * 2014-12-23 2016-06-30 湖北宝德隆商贸有限公司 一种陶瓷钢材料及其制备方法
CN105917014A (zh) * 2014-12-23 2016-08-31 湖北宝德隆商贸有限公司 一种陶瓷钢材料及其制备方法
CN112375951A (zh) * 2019-09-10 2021-02-19 湖北中烟工业有限责任公司 一种金属陶瓷发热材料及其制备方法
WO2021047592A1 (zh) * 2019-09-10 2021-03-18 湖北中烟工业有限责任公司 一种金属陶瓷发热材料及其制备方法
CN110510610A (zh) * 2019-09-20 2019-11-29 安徽大学 一种双氧水和磷酸联合改性活性炭电极材料的方法
CN110562978A (zh) * 2019-09-20 2019-12-13 安徽大学 一种复合有氧酸水热法改性活性炭电极材料的方法

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Publication number Publication date
JP2015501377A (ja) 2015-01-15
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JP6139538B2 (ja) 2017-05-31

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