DD281359A5 - Verfahren zum mahlen von sinterhartmetallpulvermischungen in presshilfsmittelemulsionen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mahlen von Sinterhartmetallpulvermischungen in Preszhilfsmittelemulsionen, insbesondere fuer Sinterhartmetallpulvermischungen mit leicht oxidierbaren Bestandteilen, wie beispielsweise Titanverbindungen, unter Wasser oder Alkohol als Mahlfluessigkeit und Paraffin oder Polyethylenglycol als Preszhilfsmittel zur Herstellung homogener Pulvergranulate, welche die zum Verpressen notwendige Duktilitaet aufweisen und Preszlinge mit der erforderlichen Formfestigkeit ergeben. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beim Mahlvorgang von Hartmetallpulvern in Preszhilfsmittelemulsionen auftretende Schaumbildung zu verhindern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaesz dadurch geloest, dasz der in einem Mahlbehaelter eingebrachte Sinterhartmetallpulvermischung zu Beginn des Mahl- und Mischvorganges das Preszhilfsmittel und eine organische Substanz aus der Gruppe der Terpene, vorzugsweise Terpineol zugesetzt werden, und zu dieser mit den Zusaetzen versetzten Pulvermischung die Mahlfluessigkeit zugefuellt wird, worauf dann der Mahl- und Mischvorgang waehrend einer Aufheizzeit von 30 bis 60 Minuten bis zur Erreichung der Haltetemperatur von 70C10C ueber eine Haltezeit von 2 bis 4 Stunden und anschlieszend bis zu 16 Stunden fortgesetzt wird.{Sinterhartmetallpulvermischungen; Mahlen; Mischen; Preszhilfsmittel; Mahlfluessigkeit; Mahlhilfsmittel; Temperatur; Emulsion; Wasser; Alkohol; Paraffin; Polyethylenglycol; Terpineol}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mahlen von Sinterhartmetallpulvermischungen in Preßhiifsmittelemulsionen, insbesondere für Sinterhartmetallpulvermischungen mit leicht oxidierbaren Bestandteilen, wie beispielsweise Titanverbindungen, unter Wasser oder Alkohol -Js Mahlflüssigkeit und Paraffin odor Polyethylenglykol als Preßhilfsmittel zuf Herstellung homogener Pulvergranulate, welche die zum Verprassen notwendige Duktilität aufweisen und Preßlinge mit der erforderlichen Formfestigkeit ergeben.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß Sintorhartmetallpulvermischungen für die Herstellung von Formpreßlingen als Preßhilfsmittel Praffin, Polyvinylalkohol oder Polyethylenglycol enthalten (W.Schatt „Pulvermetallurgie, Sinter- und Verbundwerkstoffe", VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig, 2. Auflage, 1985, S.496), die der Pulvermischung beim Misch- und Mahlvorgang zusammen mit einer Mahlflüssigkeit zugesetzt werden, die aus organischen Flüssigkeiten oder aus entionisiertem Wasser besteht.

Die vorliegende Erfindung geht davon aus, daß Alkohol oder Wasser als Mahlflüssigkeit verwendet wird. Durch die Erwärmung des Mahlgutes und durch Einwirkung von zugesetzten Emulgatoren und Stabilisatoren emulgiert das Paraffin oder PolyethyLiiglycol in der Mahlflüssigkeit. Das Preßhilfsmittel Paraffin, auch Plastifikator genannt, soll die Pulverkörner nach der Sprühtrocknung als ein dünner Film umfüllen, damit das PuI. argranulat beim Formpressen die notwendige Duktilität aufweist und die Formpreßlincd die erforderliche Formfestigkeit haben !R. Kioffer, F. Bonesovsky „Hartmetalle", Springer-Verlag Wien-NewYork, 1J65 t» id DD-PS 112725).

Mit der Zielstellung, die Gleitfähigkeit des Hartmctalipulvergranulates zu erhöhen, wird in der DD-PS 132001 für pulverförmige Hartstoff legierungen, die aus wäßrigen Suspensionen im Sprühtrocknungsverfahren hergestellt werden, ein Plastifizierungsmittel ruf Paraffinbasis vorgeschlagen, dem 4 bis 30 Gewichtprozent Glyceride höherer Fettsäuren zugesetzt sind.

Untersuchungen des Mahlvorganges von Hartmetallpulvermischungon unter Paraffin-Wasser- oder Alkohol-Emulsionen im Attritor und in der Schwingmühlo haben gezeigt, daß bei der Verwendung von wäßrigen und alkoholischen bzw. wasserhaltigen Mahlflüssigkeiten vor allem bei wolframearbidfreien Hartmetallegierungen auf Titancarbid- und/oder Titancarbonitrid-Basis schon nach kurzer Mahldauer eine erhebliche Schaumbildung auftritt und der Druck im Mahlbehälter stark ansteigt. Es kommt zu einer Volumenzunahme des Ansatzes, zu Entmischungen der pulverförmigen Bestandteile sowie zu einer Verringerung der Wirkung des Mahlvorganges. Hierbei entziehen die schaumstabilisierenden, hydrophoben Pulverteilchen dem unteren Teil der Attritorfüllung so viel Mahlflüssikeit, daß sich dort die Mahlkugeln festsetzen, während die schaumbildende Ansatzmenge obei halb der Mahlkugeln praktisch nicht mehr am Mahlprozeß teilnimmt.

Ein Nachfüllen von Mahlflüssigkeit führt insbesondere bei wolframearbidfreien Hartmetallpulvern zur weiteren Verstärkung der Schaumbildung. Das ist auch bei Hartmetallpulvern auf Wolframcarbidbasis zu beobachten, jedoch ist da die Schaumbildung nicht so stark.

Die Untersuchungsergebnisse lassen den Schlufj zu, daß die Neigung zur Schaumbildung während des Mahlvorganges auf die unterschiedliche chemische Reaktivität der unterschiedlichen Hartstoff- bzw. Binderkomponenten mit der jeweiligen Mahlflüssigkeit unter den Mahlbedingungen zurückzuführen ist.

Es wurde auch festgestellt, daß mit zunehmender Mahltomperatur und Mahldauer die Schaumbildung zunimmt. Die wesentlichen Nachteile der bekannten Verfahren zum Mahlen von Hartmetallpulvern und Mahlflüssigkeit-Preßhilfsmittel-Emulsionen sind die Entmischung eines erheblichen Teiles der Einsaumasse, die Verringerung des Mahleffektes, die Erhöhung des Sauerstoffgehaltes in dem Legierungspulver und partielle Unerschiede in der Duktilität des Hartmetallgranulates, was

zwangsläufig eine Mischung der Qualität der aus solchen Hartmetallpulvern hergestellten Sinterhartmetallerzeugnisso zur Folge hat.

Ziel dtr Erfindung

Ee let das Ziel der Erfindung, die Nachteile der bekannten Verfahrensführung beim Mahlen von Hartmetallpulvermischungen .η Wasser oder Alkohol als Mahlflüssigkeit und Paraffin oder Polyethylenglycol als Preßhilfsmittel zu vermeiden, um die Effektivität des Mahl- und Mischvorganges in Attritoren und in Schwingmühlen zu erhöhen sowie die Qualität des Hartmetallgranulates bezüglich seiner chemischen Reinheit und soinen physikalischen Eigenschaften zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die boim Mahlvorgang von Haiimetallpulvern in Emulsionen aus Wasser oder Alkohol

mit Paraffin oder Polyethylengiycol auftretende Schaumbildung zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der in einen Mahlbehältar eingebrachten Sinterhartmetallpulvermischung zu Beginn des Mahl- und Mischvorgangtis das Preßhilfsmittel und eine organische Substanz

aus der Gruppe der Terpene, vorzugsweise Terpineol, gegebenenfalls neben den Emulgatoren, Stabilisatoren und/oder weiteren

Mahlhilfsmitteln zugesetzt werden, und zu dieser mit den Zusätzen versdtzten Pulvermischung die Mahlflüssigkeit zugefüllt wird,

worauf dann der Mahl- und Mischvorgang während einer Aufheizzeit von 30 bis 80 Minuten bis zur Erreichung der

Haltetemperatur von 70'C + 10°C über eine Haltezeit von 2 bis 4 Stunden und anschließend bis zu 16 Stunden ohne Unterbrechung ,'ortgesetzt wird. Nach den vorliegenden Versuchsergebnissen wird eine besonders hohe Qualität des Hartmetallgranulates dann erreicht, wenn

der Sinterhartmetallpulvermischung bezogen auf die Ansat/niasse 1 bis 5Gew.-% Terpineol zugesetzt werden.

In der Verfahrensführung ist es zweckmäßig, daß die mit den Zusätzen versetzte Pulvermischung ohne Mahlflüssigkeit innerhalb

von 3 bis 5 Minuten vorgemahlen wird.

Die erfindungsgemäße Verfahrensvorschrift wird von der Erkenntnis getragen, daß das in der Mahlflüssigkeit Wasser und/oder Alkohol enthaltene Preßhilfsmittel im ersten Stadium des Mahlvorganges sich im wesentlichen auf allen Flächen der Pulverkörner ansetzt. Damit sind zunächst die Primäroberflächen der eingesetzten Pulvorkomponenton weitgehend mit Preßhilfsmittel bedeckt, aber die während des Mahlvorganges anstehenden Bruchflächen v/erden nicht sofort durch einen Preßhilfsmittelfilm abgedeckt. An diesen unbedeckten Oberflächenteilen kommt es bei der Mahltemperatur zu einer Reaktion

zwischen dem Pulverkorn und dem Mahlmedium, was durch die erhöhte Reaktivität feiner Metallpulver hinsichtlich ihrer

Oxidation begünstigt wird. Der Zusatz von Terpineol zur Preßhilfsmittel-Emulsion bewirkt, daß eine Komponente des Mahl- und Preßhilfsmittels im quasifesten und die andere Komponente im flüssigen Zustand auf den aktiven Pulveroberflächen haften und

diese gemeinsam vor einer intensiven Reaktion mit dem Mahlmedium schützen. Die flüssige Komponente des Mahlhilfsmittels

Terpineol verhindert dadurch die Schaumbildung zuverlässig. Dadurch wurde es möglich, die Aufschmelztemperatur des Preßhilfsmittels von 7O⁰C beliebig lange zu halten, insbesondere über das erste Viertel der Mahldauer, innerhalb der

erfahrungsgemäß der Hauptanteil der Teilchenzerkleinerung liegt.

Die allmähliche Zunahme der aktiven Teilchenoberflächen wird demzufolge von dem Mahlhiifsmittel Terpineol vollständig

kompensiert.

Insgesamt wird oine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit des vorgeschlagenen Verfahrens gewählleistet und im fertiggesinterten Hartmetall eine geringere Restporosität, eine höhere Bruchfestigkeit, ein geringerer Sauerstoffgehalt erzielt sowie auch eine

bessere Verpreßbarkeit des Pulvergranulates infolge dessen geringerer Klebeneigung an der Preßform erreicht.

Ausführungsbeisplel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden: Es wurde eine Hartmetallpulvermischung aus 90Ma.-% Titancarbonitrid, 6Ma.-% Titanhydrid und 4Ma.-% Nickel mit einer Masse von 0,4kg in einem Attritor mit einem Fassungsvolumen von 11 angesotzt i'r.d etwa 4 kg Mahlkugeln von 6mm Durchmesser eingebracht. Dann wurde als Preßhilfsmittel 4% Erdölparaffin, 5 ml Terpineol als Mahlhiifsmittel sowie 0,6ml eines Emulators und 0,3ml eine Stabilisators zugesetzt. Nach einer Vormahlung dieses Gemisches über 3 Minuten wurden 350ml

entsaiztes Wasser eingefüllt und der Mahlvorgang bei Aufheizung des Mahlgutes juf 70°C während einer Haltezeit von4 Stunden bei dieser Tempo rat u, forgesetzt. Dann wurde auf Kühlung geschaltet und ohne weitere Wasserzugabe der

Mahlvorgang nach einer Mahldauer von insgesamt 16 Stunden beendet. Nach der gleichen Technologie wurde in einem 5-l-Attritor mit 20kg Hartm'ätallkuynln von 6 bis 9mm Durchmesser eine Ansatzmenge von 1 kg Hartmetallpulvermischung aus 80Ma.-% Titancarbonitrid, 'IOMa.-% Molybdän, 7 Ma.-% Nickel, 3Ma.-% Kupfer mit folgenden Zusätzen gemahlen:

80 g	Erdölparaffin
20 ml	Terpineol
1,751	entsalztes Wasser
3 ml	Emulgator
1,5 ml	Stabilisator

Bei den beiden Ansätzen trat unter den erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen während des Mahlvorganges keine Schaumbildung auf. Nach dem Trocknen und Granulieren lag ein homogenes mit Paraffinfilm umhülltes Hartm6tallgranulat vor, das sich durch gute Verpreßbarkeit ohne Verklebungsneigung auszeichnete und Sinterkörper mit geringer Restporosität sowie Sauerstoffgehalt ergab.

Claims (3)

1. Verfahren zum Mahlen von Sinterhartmetallpulvermischungen in Preßhilfsrnitteler.nulsionen, insbesondere für Sinterhartmetallpulvermischungen mit leicht oxidierbaren Bestandteilen, wie

. beispielsweise Titanverbindungen, unter Wasser oder Alkohol als Mahlflüssigkeit und Paraffin oder Polyethylenglycol als Preßhilfsmittel, das durch Erwärmung mit der Mahlflüssigkeit eine Emulsion im Mahlgut bildet, dem Emulgatoren, Stabilisatoren und/oder Mahlhilfsmittel zugesetzt sein können, dadurch gekennzeichnet, daß der in einem Mahlbehälter eingebrachten Sinterhartmotallpulvermischung zu Beginn des Mahl- und Mischvorganges Jas Preßhilfsmittel und eine organische Substanz aus der Gruppe der Terpene, vorzugsweise ΤβψίηβοΙ, gegebenenfalls neben den Emulgatoren, Stabilisatoren und/oder weiteren Mahlhilfsmitteln zugesetzt werden, und zu dieser mit den Zusätzen versetzten Pulvermischung die Mahlflüssigkeit zugefüllt wird, worauf dann der Mahl- und Mischvorgang während einer Aufheizzeit von 30 bis 60 Minuten bis zur Erreichung der Haltetemperatur von 70°C ± 10⁰C über eine Haltezeit von 2 bis 4 Stunden und anschließend bis zu 16 Stunden ohne Unterbrechung fortgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterhartmetallpulvermischung bezogen auf die Ansatzmasse 1 bis 5 Ma.-% Terpineol zugesetzt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Zusätzen versetzte Pulvermischung ohne Mahlflüssigkeit innerhalb von 3 bis 5 Minuten vorgemahlen wird.