CN109622940A - 硬质合金注射成型用成型剂及其应用 - Google Patents

硬质合金注射成型用成型剂及其应用 Download PDF

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戴永翔
徐纯芳
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Abstract

本发明公开了硬质合金注射成型用成型剂及其应用，包含石蜡、聚醋酸乙烯酯、聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯，其质量比为63～75：5：15～20：8～13：2：2～5；首先将聚醋酸乙烯酯与无水乙醇混合后，加入硬质合金粉末湿磨36～48h，料浆喷雾干燥后得到混合粉末；再将石蜡、聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯投入到密炼机中密炼后得到混合成型剂，密炼时间为30～50min；将混合粉末加入密炼机中与混合成型剂一起密炼。成型剂配方中引入高聚物组元，常温下具有一定的强度，为注射坯提供足够强度；成型时呈熔融状态，流动性和可塑性好，用于生产各种薄壁、形状复杂的硬质合金产品。

Description

硬质合金注射成型用成型剂及其应用
技术领域
本发明涉及一种硬质合金注射成型用成型剂及其应用，属于硬质合金注射成型技术领域。
背景技术
硬质合金由于其高硬度、高韧性和高耐磨性的特点而被广泛制造成模具、钻头及机床刀片等。硬质合金是由难熔金属及其化合物构成，其生产工艺多为粉末冶金。粉末本身不具有良好的流动性和可塑性，为了成型，人们通常会加入一些成型剂来辅助粉末成型。目前，硬质合金领域常见的成型剂主要为三大类：橡胶成型剂、聚乙二醇成型剂和石蜡成型剂。这三类成型剂发展历史悠久，各有特点，它们主要被用作挤压成型剂和模压成型剂。在使用这些传统成型剂进行硬质合金生产时，由于其粘结性差、成型坯强度低、成型剂分布不均等原因，导致成型困难、搬运过程中易发生掉块、成型剂偏析等问题。并且，随着技术的进步，人们对高精尖领域涉足越来越深，对硬质合金产品的精度和复杂程度要求也越来越高，一方面传统成型剂的流动性较差、可塑性不高，难以满足生产尺寸精密、形状复杂的硬质合金产品的需求。另一方面，利用传统成型剂时，成型方式多为挤压成型和模压成型，人工劳动强度高，产品成分均匀性和性能一致性难以保证。
因此，研发一种既具有流动性好和可塑性高的特点，又能明显地减少人工劳动强度、提高产品精密度的硬质合金成型剂的制备和使用方法就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种硬质合金注射成型用成型剂及其应用。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
硬质合金注射成型用成型剂，特点是：包含石蜡、聚醋酸乙烯酯、聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯，所述石蜡、聚醋酸乙烯酯、聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、硬脂酸与邻苯二甲酸二丁酯的质量比为63～75：5：15～20：8～13∶2∶2～5。
本发明硬质合金注射成型用成型剂的应用，包含以下步骤：
步骤一：先将聚醋酸乙烯酯与无水乙醇混合后，加入硬质合金粉末湿磨36～48h，料浆喷雾干燥后得到混合粉末；
步骤二：再将石蜡、聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯投入到密炼机中密炼后得到混合成型剂，密炼时间为30～50min；
步骤三：将混合粉末加入密炼机中与混合成型剂一起密炼。
进一步地，上述的硬质合金注射成型用成型剂的应用，其中，步骤一，聚醋酸乙烯酯与无水乙醇混合均匀呈透明状溶液，与硬质合金粉末一起投入球磨罐，球磨36～48h后喷雾干燥，得到混合粉末。
进一步地，上述的硬质合金注射成型用成型剂的应用，其中，球磨过程中，补充无水乙醇调节浆料的液固比为(0.33～0.45)L/Kg。
进一步地，上述的硬质合金注射成型用成型剂的应用，其中，步骤二和步骤三，密炼机的温度设置为120℃～135℃。
进一步地，上述的硬质合金注射成型用成型剂的应用，其中，步骤二和步骤三，密炼机的转速设置为45～50r/min。
进一步地，上述的硬质合金注射成型用成型剂的应用，其中，步骤三，密炼时间为2h。
进一步地，上述的硬质合金注射成型用成型剂的应用，其中，成型剂与硬质合金粉末的质量比为11～13：87～89。
进一步地，上述的硬质合金注射成型用成型剂的应用，其中，密炼之后再经过造粒机造粒、注射成型、脱脂预烧、烧结，制得硬质合金制品。
进一步地，上述的硬质合金注射成型用成型剂的应用，其中，脱脂方式采用正庚烷溶剂脱脂与热脱脂或者完全热脱脂，正庚烷溶剂脱脂时采用水浴加热，恒温48～65℃，热脱脂最高温度为470～550℃；脱脂后进行预烧，预烧最高温度为800℃。
本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
①本发明成型剂的配方中引入了高聚物组元：聚合物和聚甲基丙烯酸甲酯，这些高聚物组元在常温下具有一定的强度，可以为注射坯提供足够的强度，在搬运过程中不易发生掉块现象；
②本发明成型剂的制备使用过程中利用喷雾塔、密炼机、造粒机、注射成型机等机械设备，整个过程机械化程度高，一方面制备出的产品成分均匀，性能优异，另一方面可应用于大批量生产，减少人工操作误差，提高产品精密度；
③本发明成型剂在成型时呈熔融状态，具有良好的流动性和可塑性，可用于生产各种薄壁、形状复杂的硬质合金产品。
④采用该成型剂生产出的产品精度较高、接近最终尺寸，后续无需过多的机加工，可以大量地节省人工成本和物料成本。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明具体实施方式了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明具体实施方案。
实施例1
选取成型剂，具体配方为：石蜡：聚醋酸乙烯酯：聚合物：聚甲基丙烯酸甲酯：硬脂酸：邻苯二甲酸二丁酯＝70∶5：13：8：2：2。准确称量成型剂与Fass粒度为0.7um的WC-Co合金粉末，成型剂与合金粉末的质量比为13：87。
将称量好的聚醋酸乙烯酯与足量的无水乙醇混合呈透明状液体后，再与WC-Co合金粉末一起加入到球磨罐，加入无水乙醇调节液固比为：0.38L/Kg，球磨48h后取出浆料进行喷雾干燥，得到成分分布均匀的硬质合金粉末。
设置密炼机的温度为125℃，按顺序依次将聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、石蜡、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯加入到密炼机中，密炼50min，得到均匀的混合成型剂。
设置温度为128℃，将得到的硬质合金粉末加入密炼机中，与得到的混合成型剂一起，密炼2h。
将密炼好的喂料通过双螺旋杆造粒机造粒，利用注射成型机成型，得到注射坯。
得到的注射坯通过正庚烷溶剂脱脂，水浴加热恒温50℃，再经过热脱脂后进行预烧，热脱脂最高温度为550℃，预烧温度为800℃。最终烧结成产品。
实施例2
选取成型剂，具体配方为：石蜡：聚醋酸乙烯酯：聚合物：聚甲基丙烯酸甲酯：硬脂酸：邻苯二甲酸二丁酯＝65：5：13：10：2：5。准确称量成型剂与Fass粒度为0.7um的WC-Co合金粉末，成型剂与合金粉末的质量比为13：87。
将称量好的聚醋酸乙烯酯与足量的无水乙醇混合呈透明状液体后，再与WC-Co合金粉末一起加入到球磨罐，加入无水乙醇调节液固比为：0.38L/Kg，球磨48h后取出浆料进行喷雾干燥，得到成分分布均匀的硬质合金粉末。
设置密炼机的温度为125℃，按顺序依次将聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、石蜡、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯加入到密炼机中，密炼50min，得到均匀的混合成型剂。
设置温度为128℃，将得到的硬质合金粉末加入密炼机中，与得到的混合成型剂一起，密炼2h。
将密炼好的喂料通过双螺旋杆造粒机造粒，利用注射成型机成型，得到注射坯。
将注射坯通过完全热脱脂后进行预烧，热脱脂最高温度为490℃，预烧温度为800℃。最终烧结成产品。
实施例3
选取成型剂，具体配方为：石蜡：聚醋酸乙烯酯：聚合物：聚甲基丙烯酸甲酯：硬脂酸：邻苯二甲酸二丁酯＝75：5：10：6：2：2。准确称量成型剂与Fass粒度为1.8um的WC-Co合金粉末，成型剂与合金粉末的质量比为11：89。
将称量好的聚醋酸乙烯酯与足量的无水乙醇混合呈透明状液体后，再与WC-Co合金粉末一起加入到球磨罐，加入无水乙醇调节液固比为：0.38L/Kg，球磨36h后取出浆料进行喷雾干燥，得到成分分布均匀的硬质合金粉末。
设置密炼机的温度为125℃，按顺序依次将聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、石蜡、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯加入到密炼机中，密炼40min，得到均匀的混合成型剂。
设置温度为128℃，将得到的硬质合金粉末加入密炼机中，与得到的混合成型剂一起，密炼2h。
将密炼好的喂料通过双螺旋杆造粒机造粒，利用注射成型机成型，得到注射坯。
将得到的注射坯通过完全热脱脂后进行预烧，热脱脂最高温度为490℃，预烧温度为800℃。最终烧结成产品。
本发明成型剂的配方中引入了高聚物组元：聚合物和聚甲基丙烯酸甲酯，这些高聚物组元在常温下具有一定的强度，可以为注射坯提供足够的强度，在搬运过程中不易发生掉块现象。
该成型剂的制备使用过程中利用喷雾塔、密炼机、造粒机、注射成型机等机械设备，整个过程机械化程度高，一方面制备出的产品成分均匀，性能优异，另一方面可应用于大批量生产，减少人工操作误差，提高产品精密度。
该成型剂在成型时呈熔融状态，具有良好的流动性和可塑性，可用于生产各种薄壁、形状复杂的硬质合金产品。
采用该成型剂生产出的产品精度较高、接近最终尺寸，后续无需过多的机加工，可以大量地节省人工成本和物料成本。
成型剂具有流动性好、粘结性能好、成型坯强度高等特点，可以用于大批量生产尺寸精密、形状复杂的异形产品。
需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非用以限定本发明的权利范围；同时以上的描述，对于相关技术领域的专门人士应可明了及实施，因此其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在申请专利范围中。

Claims (10)

1.硬质合金注射成型用成型剂，其特征在于：包含石蜡、聚醋酸乙烯酯、聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯，所述石蜡、聚醋酸乙烯酯、聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、硬脂酸与邻苯二甲酸二丁酯的质量比为63～75∶5∶15～20∶8～13∶2∶2～5。
2.权利要求1所述的硬质合金注射成型用成型剂的应用，其特征在于：包含以下步骤：
步骤一：先将聚醋酸乙烯酯与无水乙醇混合后，加入硬质合金粉末湿磨36～48h，料浆喷雾干燥后得到混合粉末；
步骤二：再将石蜡、聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯投入到密炼机中密炼后得到混合成型剂，密炼时间为30～50min；
步骤三：将混合粉末加入密炼机中与混合成型剂一起密炼。
3.根据权利要求2所述的硬质合金注射成型用成型剂的应用，其特征在于：步骤一，聚醋酸乙烯酯与无水乙醇混合均匀呈透明状溶液，与硬质合金粉末一起投入球磨罐，球磨36～48h后喷雾干燥，得到混合粉末。
4.根据权利要求3所述的硬质合金注射成型用成型剂的应用，其特征在于：球磨过程中，补充无水乙醇调节浆料的液固比为(0.33～0.45)L/Kg。
5.根据权利要求2所述的硬质合金注射成型用成型剂的应用，其特征在于：步骤二和步骤三，密炼机的温度设置为120℃～135℃。
6.根据权利要求2所述的硬质合金注射成型用成型剂的应用，其特征在于：步骤二和步骤三，密炼机的转速设置为45～50r/min。
7.根据权利要求2所述的硬质合金注射成型用成型剂的应用，其特征在于：步骤三，密炼时间为2h。
8.根据权利要求2所述的硬质合金注射成型用成型剂的应用，其特征在于：成型剂与硬质合金粉末的质量比为11～13∶87～89。
9.根据权利要求2所述的硬质合金注射成型用成型剂的应用，其特征在于：密炼之后再经过造粒机造粒、注射成型、脱脂预烧、烧结，制得硬质合金制品。
10.根据权利要求9所述的硬质合金注射成型用成型剂的应用，其特征在于：脱脂方式采用正庚烷溶剂脱脂与热脱脂或者完全热脱脂，正庚烷溶剂脱脂时采用水浴加热，恒温48～65℃，热脱脂最高温度为470～550℃；脱脂后进行预烧，预烧最高温度为800℃。
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