CN108188405B - 一种提高硬质合金混合料球磨分散均匀性的方法 - Google Patents

一种提高硬质合金混合料球磨分散均匀性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高硬质合金混合料球磨分散均匀性的方法，将原料按比例配成硬质合金混合料加入到球磨机内，在一定的湿磨球与混合料配比下，加入湿磨介质和成型剂，进行球磨，并在球磨前或球磨中加入分牛脂基二羟乙基氧化胺和脂肪酸聚氧乙烯酯；湿磨后浆料利用喷雾塔进行干燥制粒；干燥后的合金粉末进行压制成型，放入低压烧结炉中于保温，烧结炉冷却至室温后获得烧结态合金制品。球磨时，加入牛脂基二羟乙基氧化胺和脂肪酸聚氧乙烯酯后可有效提高硬质合金粉料球磨过程中各组分之间混合的均匀性，提高混合料性能的稳定性和一致性，从保证合金性能的稳定性。

Description

一种提高硬质合金混合料球磨分散均匀性的方法
技术领域
本发明涉及一种提高硬质合金混合料球磨分散均匀性的方法，属于硬质合金制造技术领域。
背景技术
硬质合金是一种多相复合材料，具有硬度高、耐磨性好、抗氧化性能好、热膨胀系数小及良好的化学稳定性等特点。硬质合金的生产主要是采用粉末冶金的工艺生产，其中混合料制备技术是提高产品质量的关键之一。
在混合料制备工艺中，为了提高原料粉料球磨效率以及各组分的均匀性，常添加少量表面活性剂作为分散剂使用，使其有效润湿硬质合金粉末，改变粉末表面性质，即降低硬质合金表面能，以提高硬质合金球磨体系的热力学稳定性。特别在超细硬质合金粉末球磨工艺中，由于它们有大量的相界面和界面能，粒子有自动减小界面，粒子相互聚集的趋势。球磨介质中加入表面活性剂后，可降低粉末表面在饱和蒸气压下的表面张力与接触角，从而降低体系的界面能。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种提高硬质合金混合料球磨分散均匀性的方法，解决硬质合金混合料中各组分分散均匀性的问题，降低混合料氧含量，提高混合料性能的稳定性，从而保证合金性能的稳定性。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提高硬质合金混合料球磨分散均匀性的方法，将原料按比例配成硬质合金混合料加入到球磨机内，在湿磨球与所述硬质合金混合料配比下，加入湿磨介质和成型剂，进行球磨；球磨后的浆料利用喷雾塔进行干燥制粒；干燥后的合金粉末进行压制成型，放入低压烧结炉中保温，烧结炉冷却至室温后获得烧结态合金制品；其特征在于：在球磨之前或球磨过程中，向所述硬质合金混合料中加入分散剂牛脂基二羟乙基氧化胺和脂肪酸聚氧乙烯酯。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，所述牛脂基二羟乙基氧化胺和脂肪酸聚氧乙烯酯的总加入量是所述硬质合金混合料总重量的0.1~1％，所述牛脂基二羟乙基氧化胺与脂肪酸聚氧乙烯酯的重量比为4：6~8：2。
2、上述方案中，所述牛脂基二羟乙基氧化胺中叔胺的质量百分含量不低于96%。
3、上述方案中，所述湿磨球为硬质合金球，直径为6~10mm，湿磨球与硬质合金混合料的重量比为1.5：1~3.5：1。
4、上述方案中，所述湿磨介质为酒精、丙酮或正己烷，纯度高于99.7%，湿磨介质与硬质合金混合料的比例为1L：2Kg~1L：1Kg。
5、上述方案中，牛脂基二羟乙基氧化胺（RN(CH2CH2OH)2-O R=牛脂基）和脂肪酸聚氧乙烯酯（RCOO(CH2CH2O)nH）
本发明的设计原理以及有益效果是：本发明解决了硬质合金混合料中各组分分散均匀性的问题，能够降低硬质合金混合料氧含量，提高硬质合金混合料性能的稳定性，从而保证合金性能的稳定性，且该方案操作简便、易实施，应用范围广，经济效益显著。本发明是在球磨之前或球磨过程中加入特殊的表面活性剂，即加入牛脂基二羟乙基氧化胺（RN(CH2CH2OH)2-O，R=牛脂基）和脂肪酸聚氧乙烯酯（RCOO(CH2CH2O)nH）联合配伍使用后可有效提高硬质合金粉料球磨过程中各组分之间混合的均匀性，而且通过调节料浆的流变学性质和物料颗粒的可流动性等，降低料浆的粘度，促进颗粒的分散，从而提高料浆的可流动性，阻止物料颗粒在磨球及球磨机衬板上的粘附及颗粒之间的团聚。
附图说明
附图1为实施例1中硬质合金200倍金相照片。
具体实施方式
下面及实施例对本发明作进一步描述：
为解决混合料中各组分分散均匀性的问题，降低混合料氧含量，提高混合料性能的稳定性，从而保证合金性能的稳定性，提供一种提高硬质合金混合料球磨分散均匀性的方法。其工艺步骤为：
1）按配比将碳化钨、钴（或镍）和其他微量物质（如：碳化铬、碳化钽等金属碳化物）加入滚动球磨机内，在一定的湿磨球与混合料配比下，加入湿磨介质和成型剂，球磨10~15小时；并在球磨前或球磨中加入原材料总重量的0.1～1％牛脂基二羟乙基氧化胺和脂肪酸聚氧乙烯酯；
2）将湿磨后的浆料利用喷雾塔进行干燥制粒，喷雾压力为1~1.3MPa；
3）干燥后的合金粉末进行压制成型，放入1~6MPa的低压烧结炉中于1360~1380℃保温30~60min，烧结炉冷却至室温后获得合金制品。
混合料配料：选取费氏粒度为0.4~10μm碳化钨粉，将其与（或镍）和其他微量物质（如：碳化铬、碳化钽等金属碳化物）原材料按照一定的配比进行配料。
球磨干燥：在湿磨球与混合料的质量比为1.5：1的情况下，将混合料加入球磨机内，然后加入湿磨介质和成型剂，球磨时间15小时，然后利用喷雾塔进行干燥制粒。
压制烧结：将湿磨干燥后的混合料在油压机上进行压制成型，然后放入6MPa的低压烧结炉中在1380℃保温60min，烧结炉冷却至室温后获得合金制品。
混合料流动性、松装密度和氧含量检测：按照《GBT 1482-1984 金属粉末流动性的测定 标准漏斗法 (霍尔流速计)》和《GB T 1479-1984 金属粉末松装密度的测定 第一部分 漏斗法》进行混合料检测。检测混合料氧含量时，必须将混合料中的石蜡去除，利用LECO碳氧仪进行检测。
理化检测：将烧结后的合金制品进行密度、硬度(HRA)、矫顽磁力（Hc）、磁饱和（MS）、抗弯强度（TRS）和金相检测。
标准方差(σ)：为了更好地评估合金理化性能的稳定性，每组实验进行20次，并进行数据检测与记录，然后计算其标准方差，评估其稳定性。
实施例1：
采用Fsss粒度1.5μm的WC粉，按重量比WC：Co：Ni：Cr3C2 =87：11：1：1配方配粉，湿磨球与混合料的质量比3.5：1，研磨介质为酒精，酒精与混合料的比例为lL：2Kg，成型剂为石蜡，加入量为混合料重量的2%，球磨20小时，球磨时加入原材料总重量0.5%的牛脂基二羟乙基氧化胺和脂肪酸聚氧乙烯酯（二者之间的比例为6：4），球磨后的粉料经过喷雾干燥制粒，并压制成型，最后放入6MPa的低压烧结炉中在1380℃保温60min，烧结炉冷却至室温后获得合金制品。混合料的松装密度、流动性和氧含量见表1，其理化性能标准方差值见表2。
表 1 实施例1混合料性能
合金样品 松装密度(g/cm<sup>3</sup>) 流动性(S/50g) 氧含量(%)
无分散剂 3.26 28.6 0.68
有分散剂 3.61 20.8 0.41
表2 实施例1合金理化性能标准方差值
Figure DEST_PATH_IMAGE002
从表1可以看出，球磨时加入分散剂后，混合料的流动性更好，松装密度更大，同时氧含量更低。
从表2中可以看出，加入分散剂后，合金的理化性能更稳定。
从图1的金相照片中可以看出，加入分散剂后，200倍下混合料中各组分之间分散的更加均匀。
实施例2：
采用Fsss粒度0.6μm的WC粉，按重量比WC：Co：Cr3C2：VC =87：12：0.5：0.5配方配粉，湿磨球与混合料的质量比3.5：1，研磨介质为酒精，酒精与混合料的比例为lL：2Kg，成型剂为石蜡，加入量为混合料重量的2%，球磨35小时，球磨时加入原材料总重量0.3%的牛脂基二羟乙基氧化胺和脂肪酸聚氧乙烯酯（二者之间的比例为7：3），球磨后的粉料经过喷雾干燥制粒，并压制成型，最后放入6MPa的低压烧结炉中在1340℃保温60min，烧结炉冷却至室温后获得合金制品。混合料的松装密度、流动性和氧含量见表3，其理化性能标准方差值见表4。
表 3 实施例2混合料性能
合金样品 松装密度(g/cm<sup>3</sup>) 流动性(s/50g) 氧含量(%)
无分散剂 3.19 26.1 0.98
有分散剂 3.43 21.1 0.79
表4 实施例2合金理化性能标准方差值
Figure DEST_PATH_IMAGE004
实施例3：
采用Fsss粒度1.5μm的WC粉，按重量比WC：Co： Cr3C2 =93.8：6：0.2配方配粉，湿磨球与混合料的质量比3.5：1，研磨介质为酒精，酒精与混合料的比例为lL：2Kg，成型剂为石蜡，加入量为混合料重量的2%，球磨12小时，球磨时加入原材料总重量0.8%的牛脂基二羟乙基氧化胺和脂肪酸聚氧乙烯酯（二者之间的比例为8：2），球磨后的粉料经过喷雾干燥制粒，并压制成型，最后放入6MPa的低压烧结炉中在1400℃保温60min，烧结炉冷却至室温后获得合金制品。混合料的松装密度、流动性和氧含量见表5，其理化性能标准方差值见表6。
表 5 实施例3混合料性能
合金样品 松装密度(g/cm<sup>3</sup>) 流动性(S/50g) 氧含量(%)
无分散剂 3.68 26.6 0.53
有分散剂 3.82 20.3 0.36
表6 实施例3合金理化性能标准方差值
Figure DEST_PATH_IMAGE006
综上所述，本发明解决混合料中各组分分散均匀性的问题，降低混合料氧含量，提高混合料性能的稳定性，从而保证合金性能的稳定性，且该方案操作简便、易实施，应用范围广，经济效益显著。
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 (4)

1.一种提高硬质合金混合料球磨分散均匀性的方法，将原料按比例配成硬质合金混合料加入到球磨机内，在湿磨球与所述硬质合金混合料配比下，加入湿磨介质和成型剂，进行球磨；球磨后的浆料利用喷雾塔进行干燥制粒；干燥后的合金粉末进行压制成型，放入低压烧结炉中保温，烧结炉冷却至室温后获得烧结态合金制品；其特征在于：在球磨之前或球磨过程中，向所述硬质合金混合料中加入分散剂牛脂基二羟乙基氧化胺和脂肪酸聚氧乙烯酯；
所述牛脂基二羟乙基氧化胺和脂肪酸聚氧乙烯酯的总加入量是所述硬质合金混合料总重量的0.1~1％，所述牛脂基二羟乙基氧化胺与脂肪酸聚氧乙烯酯的重量比为4：6~8：2；
所述原料包括碳化钨，所述碳化钨的费氏粒度为0.4~10μm。
2.根据权利要求1所述的提高硬质合金混合料球磨分散均匀性的方法，其特征在于：所述牛脂基二羟乙基氧化胺中叔胺的质量百分含量不低于96%。
3.根据权利要求1所述的提高硬质合金混合料球磨分散均匀性的方法，其特征在于：所述湿磨球为硬质合金球，直径为6~10mm，湿磨球与硬质合金混合料的重量比为1.5：1~3.5：1。
4.根据权利要求1所述的提高硬质合金混合料球磨分散均匀性的方法，其特征在于：所述湿磨介质为酒精、丙酮或正己烷，纯度高于99.7%，湿磨介质与硬质合金混合料的比例为1L：2Kg~1L：1Kg。
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