CN111872368A - 一种粘结剂及采用该粘结剂制备粉末冶金预混合钢粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种粘结剂及采用该粘结剂制备粉末冶金预混合钢粉的制备方法。所述粘结剂为端羟基聚丁二烯。采用本发明的技术方案，经过检测，对铜粉、碳粉的粘结率均有显著的提高，有效的提高了预混合钢粉的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种粘结剂及采用该粘结剂制备粉末冶金预混合钢粉的制备方法，属于一种材料技术领域。
背景技术
为了提高Fe基产品的力学性能，常在Fe粉中加入C、Ni、Cu、Mo等合金元素，这些合金元素与Fe粉相比，粉末的松装密度、粒度、形貌等各不相同，致使混合粉末在运输和压制过程中产生扬尘和合金元素的偏析，污染工作环境，并导致坯体内和坯件间成分、组织、乃至性能和尺寸不均匀。将钢铁粉末中的合金元素进行粘结处理制备成预合金钢粉末是解决这一问题的新技术，其制备原理是以高压缩性的Fe粉、扩散粉或预合金粉为母料，采用粘结剂将石墨、Cu等密度、粒度或形貌与母粉相差较大的合金元素粉末粘附在基体粉末上，以减少混合粉末在运输和压制过程中的扬尘和成分偏析。与未经粘结剂处理的混合粉相比，预混合钢粉末具有如下优点：工艺简单，成本低廉；扬尘和合金元素的偏析少；合金粉末的流动性和模具填充性好，生产效率高；脱模压力低；生坯及烧结件中成分和组织均匀性高；产品性能和尺寸的一致性好。
预混合钢粉制备的关键是粘结剂技术,虽然在一些专利中提到过一些粘结剂类型。（[6] Hendrickson W, Luk S1Metallurgical compositions containing bindingagent/Lubricant and process for preparing same: US,62806831，2001-08-28. [7]Uenosono S,Ozaki Y. Iron-based powders for powder metallurgy:US,64647511，2002-10-15[8] Ozaki Y, Unami S, Uenosono S1Powder additive for powdermetallurgy,iron-based powder mixture for powder metallurgy,and method formanufacturing the same:US,68609181，2005-03-01.[9]Semel F J,Luk S1Method forpreparing binder-treated metallurgical powders containing an organiclubricant:US,52561851，1993-10-26. [10] Champagne B, Cole k, PelletierS1Segregation-free metallurgical bends containing a modified PVP binder:US,54322231，1995-07-11.）对预混合钢粉粘结剂组成及用量等方面的研究的报道很少，具体的制备工艺细节和详细的粉末性能涉及较少。
发明内容
本发明针对上述缺陷，目的在于提供一种配比合理，提高钢粉性能的一种粘结剂及采用该粘结剂制备粉末冶金预混合钢粉的制备方法。
为此本发明采用的技术方案是：一种用于粉末冶金预混合钢粉制备的粘结剂，所述粘结剂为端羟基聚丁二烯。
进一步的，所选用的端羟基聚丁二烯分子量为1000-4500。
进一步的，按照以下步骤进行：
1）将HTPB溶解在乙酸乙酯溶剂中，或四氢呋喃、二氯甲烷溶剂中，将按配料单提前配好的基粉及辅料加入双锥回转真空混料机内，所述基粉为铁粉，辅料为铜粉、石墨和硬脂酸锌；
2）加料结束后开始预混合，时间15-25min，转速8-15r·min－１，期间将配好的溶剂和粘结剂加入到溶解罐内进行溶解；
3）在确认粘结剂溶解完全的前提下开启计量隔膜泵进行喷液，期间混料机保持旋转继续混合；喷液结束保持混料机连续运转，然后进行烘干；
4）烘干结束后，关机并将配好的润滑剂加入混料机，重新启动混料机开始混和，时间45-60min；混合完成后将料接出开启旋振筛进行筛分；筛分完成后将筛下物进行合批，时间12-20min，得到最终产品。
4. 根据权利要求3所述的一种用于粉末冶金预混合钢粉的制备方法，其特征在于，所述3）步骤中，烘干步骤采用以下方式：开启旋片真空泵及导热油泵进行烘干，油温度：熔点+20°C，时间45-60min。
进一步的，所述铁粉选用水雾化铁粉，所述铜粉平均粒径小于18 μm，所述石墨平均粒径为 10 μm。
本发明的优点是：采用本发明的技术方案，经过检测，对铜粉、碳粉的粘结率均有显著的提高，有效的提高了预混合钢粉的性能。
具体实施方式
一种用于粉末冶金预混合钢粉制备的粘结剂，所述粘结剂为端羟基聚丁二烯。
进一步的，所选用的端羟基聚丁二烯分子量为1000-4500。
进一步的，按照以下步骤进行：
1）将HTPB溶解在乙酸乙酯溶剂中，或四氢呋喃、二氯甲烷溶剂中，将按配料单提前配好的基粉及辅料加入双锥回转真空混料机内，所述基粉为铁粉，辅料为铜粉、石墨和硬脂酸锌；
2）加料结束后开始预混合，时间15-25min，转速8-15r·min－１，期间将配好的溶剂加入到溶解罐内进行溶解；
3）在确认粘结剂溶解完全的前提下开启计量隔膜泵进行喷液，期间混料机保持旋转继续混合；喷液结束保持混料机连续运转，然后进行烘干；
4）烘干结束后，关机并将配好的润滑剂加入混料机，重新启动混料机开始混和，时间45-60min；混合完成后将料接出开启旋振筛进行筛分；筛分完成后将筛下物进行合批，时间12-20min，得到最终产品。
4. 根据权利要求3所述的一种用于粉末冶金预混合钢粉的制备方法，其特征在于，所述3）步骤中，烘干步骤采用以下方式：开启旋片真空泵及导热油泵进行烘干，油温度：熔点+20°C，时间45-60min。
进一步的，所述铁粉选用水雾化铁粉，所述铜粉平均粒径小于18 μm，所述石墨平均粒径为 10 μm。
选用端羟基聚丁二烯（HTPB）做粘结剂，分子量1000~4500，HTPB的主要合成方法有自由基聚合、阴离子活性聚合和阴离子配位聚合。端羟基聚丁二烯一般是指每个大分子两端平均有两个以上羟基的丁二烯的均聚物或共聚物。共聚物有丁二烯-苯乙烯共聚物、丁二烯-丙腈共聚物。原理：一个端羟基丁二烯大分子链中长链的两端都有极性基团-OH-的存在，中部有非极性基团-CH2-的存在。在粘结Fe-Cu-C体系粉末中，预混合技术需要将Cu和C粘结到Fe粉末上，Cu粉与Fe粉通过粘结剂分子两端的极性基团作用，一个HTPB长链分子一端极性基团粘结Fe粉，一端极性基团粘结Cu粉；粘结C粉时，已粘结Fe粉和Cu粉的HTPB分子通过长链部分非极性基团吸附C粉，最终，一个HTPB长链分子通过两端极性基团和中间的非极性基团作用同时把一个Cu粉颗粒和一个C粉颗粒粘结到同一Fe粉颗粒上，达到良好的粘结效果。
粘结剂组分：端羟基聚苯乙烯，由羟基偶氮酯引发剂合成双端羟基聚苯乙烯。
举例：Fe-2Cu-0.8C粘结粉末混合制备:
基粉及辅料：铁粉（水雾化铁粉），铜粉（平均粒径小于 18 μm），石墨（平均粒径为10 μm）和硬脂酸锌。
工艺流程：Fe+Cu+C—干混—加粘结剂混合—干燥—过筛—预混合粉末
工艺具体：将HTPB溶解在乙酸乙酯溶剂中，或四氢呋喃、二氯甲烷溶剂。将按配料单提前配好的基粉及辅料加入双锥回转真空混料机内，加料顺序依次为铁粉、铜粉和石墨；加料结束后开始预混合，时间20min，转速10r·min－１（下同），期间将配好的溶剂及粘结剂加入到溶解罐内进行溶解；在确认粘结剂溶解完全的前提下开启计量隔膜泵进行喷液，期间混料机保持旋转继续混合；喷液结束保持混料机连续运转，开启旋片真空泵及导热油泵进行烘干，油温度：熔点+20°C，时间50min；烘干结束后，关机并将配好的润滑剂加入混料机，重新启动混料机开始混和，时间50min；混合完成后将料接出开启旋振筛进行筛分；筛分完成后将筛下物进行合批，时间15min，得到最终产品。
效果：添加0.05%-0.2%HTPB（以HTPB占粉末总质量的百分比），铜的粘结率50-80%，C的粘结率85-97%。
Claims (5)
1.一种用于粉末冶金预混合钢粉制备的粘结剂，其特征在于，所述粘结剂为端羟基聚丁二烯。
2.根据权利要求1所述的一种用于粉末冶金预混合钢粉制备的粘结剂，其特征在于，所选用的端羟基聚丁二烯分子量为1000-4500。
3.一种采用权利要求1或2所述粘结剂制备粉末冶金预混合钢粉的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
1）将HTPB溶解在乙酸乙酯溶剂中，或四氢呋喃、二氯甲烷溶剂中，将按配料单提前配好的基粉及辅料加入双锥回转真空混料机内，所述基粉为铁粉，辅料为铜粉、石墨和硬脂酸锌；
2）加料结束后开始预混合，时间15-25min，转速8-15r·min－1，期间将配好的溶剂加入到溶解罐内进行溶解；
3）在确认粘结剂溶解完全的前提下开启计量隔膜泵进行喷液，期间混料机保持旋转继续混合；喷液结束保持混料机连续运转，然后进行烘干；
4）烘干结束后，关机并将配好的润滑剂加入混料机，重新启动混料机开始混和，时间45-60min；混合完成后将料接出开启旋振筛进行筛分；筛分完成后将筛下物进行合批，时间12-20min，得到最终产品。
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5.根据权利要求1所述的一种用于粉末冶金预混合钢粉的制备方法，其特征在于，所述铁粉选用水雾化铁粉，所述铜粉平均粒径小于18 μm，所述石墨平均粒径为 10 μm。
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