CN107570710A - 一种特粗晶硬质合金的制粒方法 - Google Patents

Abstract

一种特粗晶硬质合金的制粒方法，其特征在于依次包括如下步骤：锤磨；压团；擦筛，控制硬粒子与细粉的质量比为1:1~1:5；第一次滚筒制粒，先向滚筒的内壁表面均匀喷洒酒精，再粘结粗糙度处理细粉至覆盖滚筒的内壁表面为止，酒精与滚筒内壁粗糙度处理细粉的质量比例为1:3~1:10；倒入擦筛粉料，转速采用低速转速，成粒后，下料破碎、过筛，得到滚筒破碎粉料；第二次滚筒制粒，将滚筒破碎粉料倒入滚筒中，转速调整为高速转速，成粒后下料，制得特粗晶硬质合金粉料粒子。本发明能够有效避免特粗晶粉料难以制粒、产品成型及外光不合格现象，制得的特粗晶硬质合金粉料粒子在经液相烧结后可获得WC平均晶粒度大于8μm的特粗晶合金。

Description

一种特粗晶硬质合金的制粒方法

技术领域

本发明属于硬质合金粉末冶金领域，具体涉及一种特粗晶硬质合金的制粒方法，制备得到的特粗晶硬质合金适用于截煤、工程旋挖钻头等产品。

背景技术

近年来，随着硬质合金应用领域不断扩展，硬质合金材质朝着超细和特粗两个方向发展，特粗晶硬质合金已应用于矿用截煤、工程旋挖等领域。特粗晶硬质合金是指WC平均晶粒度大于8μm的硬质合金。硬质合金的常规制备流程依次包括配料、球磨、制粒、压制成型以及烧结，对于制备特粗晶硬质合金来说，制粒环节至关重要。在现有技术中，特粗晶硬质合金采用中颗粒制粒常规方法，仅通过锤磨和压团两步即完成制粒，这种常规制粒方法无法成粒，虽偶尔能成粒，但粒子圆度，流动性、粗细比例搭配达不到产品成型要求（见附图1），压制出来的软坯产品外观达不到工艺要求，连续压制产品单重波动大，生产效率低，成本高。

特粗晶硬质合金粉料难以成粒，主要原因在于特粗硬质合金所用原材料的FSSS粒度达到26μm以上，原材料经一定时间研磨，研磨态WC平均晶粒仍保持6~7μm左右，WC晶粒粗，比表能少，吸附或粘结效果差，粉料滚筒成粒时，粉料之间碰撞几率变少，会导致粉料不能有效粘结在一起，粉料难以成粒。同时，特粗粉料制粒时对温度、湿度比较敏感，制粒间环境状况要求高，选择合适制粒环境也尤为重要。但是在合适的制粒环境中，选择合适制粒工艺为特粗硬质粉料成粒关键所在。

发明内容

本发明的目的是提供一种特粗晶硬质合金的制粒方法，解决了以往特粗晶硬质合金粉料难以制粒，特粗晶硬质合金产品成型及外观不合格的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种特粗晶硬质合金的制粒方法，依次包括如下步骤：

第一步，锤磨：

以球磨干燥后平均晶粒度为6~7μm的研磨态WC混合料为原料，对所述研磨态WC混合料进行高速锤磨分散，得到锤磨粉料；

第二步，压团：

采用压机将所述锤磨粉料压成饼，使饼的厚度为25~35mm之间；

第三步，擦筛：

将所述饼经10~30目筛网擦筛，得到擦筛粉料，该擦筛粉料是由硬粒子和细粉组成，控制所述硬粒子与细粉的质量比为1:1~1:5；

第四步，第一次滚筒制粒：

先向滚筒的内壁表面均匀喷洒酒精，再取少量的所述锤磨粉料作为滚筒内表面粗糙度处理，向所述滚筒的内壁表面均匀粘所述粗糙度处理细粉至覆盖滚筒的内壁表面为止，所述酒精与粗糙度处理细粉的质量比例为1:3~1:10；

当所述粗糙度处理细粉通过酒精完全粘结在滚筒的内壁上时，倒入所述擦筛粉料，滚筒的转速采用低速转速，成粒后，下料破碎、过筛，筛网选择20~40目，破碎过筛后得到滚筒破碎粉料；

第五步，第二次滚筒制粒：

将所述滚筒破碎粉料倒入所述滚筒中，滚筒的转速调整为高速转速，成粒后下料，制得特粗晶硬质合金粉料粒子。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，较佳的方案是在所述第一步中，锤磨量为6~10kg/min，锤磨次数为1~3遍。

2、上述方案中，较佳的方案是在所述第二步中，所述压机的压力范围控制在14~18Mpa。

3、上述方案中，较佳的方案是在所述第四步中，所述滚筒的低转速控制在10~18r/min，滚筒倾角控制在40°~60°之间，滚筒制粒10~20min。

4、上述方案中，较佳的方案是在所述第五步中，所述滚筒的高速转速控制在25~36r/min，滚筒倾角控制在45°~60°之间，滚筒制粒5~10min。

5、上述方案中，在所述第一步至第五步中，制粒温度控制在22~24℃之间，湿度控制为50~70%。

6、上述方案中，所述压机也叫液压机、油压机。

7、上述方案中，在所述第五步的成粒完成后，下料采用20~100目筛网过筛，取不同区间目数粉料粒子进行流动性、松装密度检测，粉料粒子流动性、松装密度检测值分别处于5~10s/50g和3.043~4.056g/cm³之间即判定合格的特粗晶硬质合金粉料粒子。粉料经压制成型试样，经过1400℃~1450℃液相烧结，制样检测试样金相组织，即可获得WC平均晶粒度大于8μm的特粗晶合金。

8、上述方案中，所述滚筒为现有技术在制粒环节中常见的设备，滚筒为平底锥形圆桶，其底部宽，出口小，内壁光滑。滚筒主要通过变频电机带动其转动。

本发明的设计特点以及有益效果是：本发明的制粒方法依次包括锤磨、压团、擦筛、第一次滚筒制粒以及第二次滚筒制粒。在整个制粒过程中，制粒温度控制在22~24℃之间，湿度控制为50~70%，这是因为特粗晶粉料制粒时对温度、湿度比较敏感，制粒间环境状况要求高，选择合适制粒环境对于制得合格粒子来说很重要。

在第一步中，保持锤磨量为6~10kg/min，锤磨次数1~3遍，保证粉料中的成型剂分布均匀。

在第三步中，得到的擦筛粉料是由硬粒子和细粉组成，硬粒子与细粉比例搭配适中，控制硬粒子与细粉的质量比为1:1~1:5，在下一步的滚筒制粒过程中可以增加粉粒之间碰撞机会，便于进行滚筒制粒。

由于特粗晶粉料性质特殊性，滚筒制粒前需对滚筒表面进行粗糙度处理，避免粉料在滚筒制粒时处于滑动状态。随着时间延长，粉料与滚筒表面会产生热量，成型剂变软甚至会粘结性失效，粉料无法成粒，因此在粉料倒入滚筒之前往滚筒内壁均匀喷洒一定量酒精，酒精的量控制在100~250ml，然后再撒粗糙度处理细粉。启动滚筒，采用低速转速进行内壁风干。待粗糙度处理细粉通过酒精完全粘结在滚筒的内壁上时，倒入擦筛粉料。第一次抛光制粒采用低速转速制粒，先得到毛坯粒子，有利于在第二次滚筒制粒时控制粒料中WC的晶粒度。

综上所述，本发明的制粒方法能够有效避免特粗晶粉料难以制粒、产品成型及外光不合格现象，制得的特粗晶硬质合金粉料粒子在经液相烧结后可获得WC平均晶粒度大于8μm的特粗晶合金；而且，本发明的制粒方法操作方便，过程稳定，尤其适用于制备高钴特粗晶硬质合金。

附图说明

附图1为传统工艺制粒粒子形貌图，比例尺为1毫米；

附图2为根据实施例1的制粒方法制得的粒子形貌图，比例尺为1毫米。

具体实施方式

下面及实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：一种特粗晶硬质合金的制粒方法

所述制粒方法依次包括如下步骤：

第一步，锤磨：

以球磨干燥后平均晶粒度为6~7μm的研磨态WC混合料为原料，对所述研磨态WC混合料进行高速锤磨分散，锤磨量为7kg/min，锤磨次数为2遍，得到锤磨粉料；

第二步，压团：

采用压机将所述锤磨粉料压成饼，压机的压力控制在16Mpa，饼的厚度为30mm；

第三步，擦筛：

将所述饼经20目筛网擦筛，得到擦筛粉料，该擦筛粉料是由硬粒子和细粉组成，控制所述硬粒子与细粉的质量比为1:1；

第四步，第一次滚筒制粒：

先向滚筒的内壁表面均匀喷洒130ml酒精，再取少量的所述锤磨粉料作为粗糙度处理细粉，向所述滚筒的内壁表面均匀粘所述粗糙度处理细粉至覆盖滚筒的内壁表面为止，所述酒精与粗糙度处理细粉的质量比例为1:3；

当所述粗糙度处理细粉通过酒精完全粘结在滚筒的内壁上时，倒入所述擦筛粉料，滚筒的转速采用低速转速，滚筒的转速控制在16r/min，滚筒倾角控制在45°，滚筒制粒10min。成粒后，下料破碎、过筛，筛网选择35目，破碎过筛后得到滚筒破碎粉料；

第五步，第二次滚筒制粒：

将所述滚筒破碎粉料倒入所述滚筒中，滚筒的转速调整为高速转速，滚筒的转速控制在27r/min，滚筒倾角控制在45°，滚筒制粒8min成粒后下料，制得特粗晶硬质合金粉料粒子。

在所述第一步至第五步中，制粒温度控制在22~24℃之间，湿度控制为50~70%。

实施例2：一种特粗晶硬质合金的制粒方法

所述制粒方法依次包括如下步骤：

第一步，锤磨：

以球磨干燥后平均晶粒度为6~7μm的研磨态WC混合料为原料，对所述研磨态WC混合料进行高速锤磨分散，锤磨量为6.5kg/min，锤磨次数为2遍，得到锤磨粉料；

第二步，压团：

采用压机将所述锤磨粉料压成饼，压机的压力控制在14.5Mpa，饼的厚度为26mm；

第三步，擦筛：

将所述饼经15目筛网擦筛，得到擦筛粉料，该擦筛粉料是由硬粒子和细粉组成，控制所述硬粒子与细粉的质量比为1:3；

第四步，第一次滚筒制粒：

先向滚筒的内壁表面均匀喷洒110ml酒精，再取少量的所述锤磨粉料作为粗糙度处理细粉，向所述滚筒的内壁表面均匀粘所述粗糙度处理细粉至覆盖滚筒的内壁表面为止，所述酒精与粗糙度处理细粉的质量比例为1:4；

当所述粗糙度处理细粉通过酒精完全粘结在滚筒的内壁上时，倒入所述擦筛粉料，滚筒的转速采用低速转速，滚筒的转速控制在12r/min，滚筒倾角控制在43°，滚筒制粒12min。成粒后，下料破碎、过筛，筛网选择25目，破碎过筛后得到滚筒破碎粉料；

第五步，第二次滚筒制粒：

将所述滚筒破碎粉料倒入所述滚筒中，滚筒的转速调整为高速转速，滚筒的转速控制在25r/min，滚筒倾角控制在50°，滚筒制粒5min成粒后下料，制得特粗晶硬质合金粉料粒子。

在所述第一步至第五步中，制粒温度控制在22~24℃之间，湿度控制为50~70%。

实施例3：一种特粗晶硬质合金的制粒方法

所述制粒方法依次包括如下步骤：

第一步，锤磨：

以球磨干燥后平均晶粒度为6~7μm的研磨态WC混合料为原料，对所述研磨态WC混合料进行高速锤磨分散，锤磨量为10kg/min，锤磨次数为3遍，得到锤磨粉料；

第二步，压团：

采用压机将所述锤磨粉料压成饼，压机的压力控制在17.3Mpa，饼的厚度为35mm；

第三步，擦筛：

将所述饼经30目筛网擦筛，得到擦筛粉料，该擦筛粉料是由硬粒子和细粉组成，控制所述硬粒子与细粉的质量比为1:4；

第四步，第一次滚筒制粒：

先向滚筒的内壁表面均匀喷洒200ml酒精，再取少量的所述锤磨粉料作为粗糙度处理细粉，向所述滚筒的内壁表面均匀撒所述粗糙度处理细粉至覆盖滚筒的内壁表面为止，所述酒精与粗糙度处理细粉的质量比例为1:7；

当所述粗糙度处理细粉通过酒精完全粘结在滚筒的内壁上时，倒入所述擦筛粉料，滚筒的转速采用低速转速，滚筒的转速控制在15r/min，滚筒倾角控制在48°，滚筒制粒11min。成粒后，下料破碎、过筛，筛网选择30目，破碎过筛后得到滚筒破碎粉料；

第五步，第二次滚筒制粒：

将所述滚筒破碎粉料倒入所述滚筒中，滚筒的转速调整为高速转速，滚筒的转速控制在30r/min，滚筒倾角控制在55°之间，滚筒制粒7.5min成粒后下料，制得特粗晶硬质合金粉料粒子。

在所述第一步至第五步中，制粒温度控制在22~24℃之间，湿度控制为50~70%。

实施例4：一种特粗晶硬质合金的制粒方法

所述制粒方法依次包括如下步骤：

第一步，锤磨：

以球磨干燥后平均晶粒度为6~7μm的研磨态WC混合料为原料，对所述研磨态WC混合料进行高速锤磨分散，锤磨量为8kg/min，锤磨次数为2遍，得到锤磨粉料；

第二步，压团：

采用压机将所述锤磨粉料压成饼，压机的压力控制在17.5Mpa，饼的厚度为33mm；

第三步，擦筛：

将所述饼经20目筛网擦筛，得到擦筛粉料，该擦筛粉料是由硬粒子和细粉组成，控制所述硬粒子与细粉的质量比为1:6.5；

第四步，第一次滚筒制粒：

先向滚筒的内壁表面均匀喷洒240ml酒精，再取少量的所述锤磨粉料作为粗糙度处理细粉，向所述滚筒的内壁表面均匀粘所述粗糙度处理细粉至覆盖滚筒的内壁表面为止，所述酒精与粗糙度处理细粉的质量比例为1:5；

当所述粗糙度处理细粉通过酒精完全粘结在滚筒的内壁上时，倒入所述擦筛粉料，滚筒的转速采用低速转速，滚筒的转速控制在17r/min，滚筒倾角控制在46°，滚筒制粒13min；成粒后，下料破碎、过筛，筛网选择30目，破碎过筛后得到滚筒破碎粉料；

第五步，第二次滚筒制粒：

将所述滚筒破碎粉料倒入所述滚筒中，滚筒的转速调整为高速转速，滚筒的转速控制在35r/min，滚筒倾角控制在47°，滚筒制粒8.5min成粒后下料，制得特粗晶硬质合金粉料粒子。

在所述第一步至第五步中，制粒温度控制在22~24℃之间，湿度控制为50~70%。

在上述实施例1至实施例4中，在所述第五步的成粒完成后，下料采用20~100目筛网过筛，取不同区间目数粉料粒子进行流动性、松装密度检测，粉料粒子流动性、松装密度检测值分别处于5~10s/50g和3.043~4.056g/cm³之间即判定合格的特粗晶硬质合金粉料粒子。粉料经压制成型试样，经过1400℃~1450℃液相烧结，制样检测试样金相组织，即可获得WC平均晶粒度大于8μm的特粗合金。从附图2可以看出，实施例1制得的特粗晶硬质合金粉料粒子颗粒均匀、粗细搭配合理，流动性好。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种特粗晶硬质合金的制粒方法，其特征在于依次包括如下步骤：

第一步，锤磨：

以球磨干燥后平均晶粒度为6~7μm的研磨态WC混合料为原料，对所述研磨态WC混合料进行高速锤磨分散，得到锤磨粉料；

第二步，压团：

采用压机将所述锤磨粉料压成饼，使饼的厚度为25~35mm之间；

第三步，擦筛：

将所述饼经10~30目筛网擦筛，得到擦筛粉料，该擦筛粉料是由硬粒子和细粉组成，控制所述硬粒子与细粉的质量比为1:1~1:5；

第四步，第一次滚筒制粒：

先向制粒滚筒的内壁表面均匀喷洒酒精，再取少量的所述锤磨粉料作为滚筒表面粗糙度处理，向所述滚筒的内壁表面均匀粘所述粗糙度处理细粉至覆盖滚筒的内壁表面为止，所述酒精与粗糙度处理细粉的质量比例为1:3~1:10；

当所述粗糙度处理细粉通过酒精完全粘结在滚筒的内壁上时，倒入所述擦筛粉料，滚筒的转速采用低速转速，成粒后，下料破碎、过筛，筛网选择20~40目，破碎过筛后得到抛光破碎粉料；

第五步，第二次滚筒制粒：

将所述滚筒破碎粉料倒入所述滚筒中，滚筒的转速调整为高速转速，成粒后下料，制得特粗晶硬质合金粉料粒子。

2.根据权利要求1所述的一种特粗晶硬质合金的制粒方法，其特征在于：在所述第一步至第五步中，制粒温度控制在22~24℃之间，湿度控制为50~70%。

3.根据权利要求1所述的一种特粗晶硬质合金的制粒方法，其特征在于：在所述第一步中，锤磨量为6~10kg/min，锤磨次数为1~3遍。

4.根据权利要求1所述的一种特粗晶硬质合金的制粒方法，其特征在于：在所述第二步中，所述压机的压力范围控制在14~18Mpa。

5.根据权利要求1所述的一种特粗晶硬质合金的制粒方法，其特征在于：在所述第四步中，所述滚筒的低速转速控制在10~18r/min，筒倾角控制在40°~60°之间，抛光10~20min。

6.根据权利要求1所述的一种特粗晶硬质合金的制粒方法，其特征在于：在所述第五步中，所述滚筒的高速转速控制在25~36r/min，筒倾角控制在45°~60°之间，抛光5~10min。