SE502930C2 - Metod för tillverkning av pulver av hårdmaterial av WC och Co och/eller Ni - Google Patents

Description

l5 502 950 i Noggrann kontroll av sammansättningarna är oumbärlig för användandet av metoden. Reaktionerna skall därför vara stökio- metriska (99-100 % utbyte) Variationer, som i US 3,440,035, och/eller ha reproducerbara utbyten. gör precis styrning av pulver- sammansättningen omöjlig.

Metoden enligt föreliggande uppfinning kännetecknas av nog- grann styrning av pulversammansättningen och reaktionsutbyten genom att hälla lösningens pH pà en konstant nivá under hela processen.

I metoden enligt föreliggande uppfinning suspenderas ammo- niumparawolframat bolt (II) salt. Partikelstorleken för APT skall vara omkring 0.1-100 um, företrädesvis l-10 pm. Viktsförhállandet pul- ver/vattenlösning skall vara 5-60 %, företrädesvis 20-50 %, helst omkring 20-30 %. Koboltsaltet kan vara koboltklorid, ko- boltnitrat, koboltacetat eller nagot löslígt koboltsalt. ningen pH styrs, (APT) i en vattenlösning av ett löslígt ko- Lös- antingen genom kontinuerlig tillsats av ammo- niumhydroxid(NH4OH) under processen, eller genom användning av ett metallsalt innehallande en anjon med pH buffringskapacitet, t. ex koboltacetat. Suspensionen omrörs intensivt vid tempera- turer frän rumstemperatur till kokpunkten för lösningen. Färgen hos pulvret ändras fràn vit till ljusröd under processen. Tiden till fullständig reaktion beror pä reaktionstemperatur, kon- centration av ammoniumhydroxid, koboltmängd, APT-kornstorlek, pulver/vatten förhållande etc. Pulvret filtreras av efter det att reaktionen är färdig, torkas och reduceras i vätgasatmosfär till ett fint, homogent, metalliskt pulver innehållande intimt blandade Co och W. Denna blandning kan därefter karbureras an- tingen genom blandning med kol eller i en kolinnehàllande gas till ett WC-Co-pulver med en typiskt submikron kornstorlek.

Pulvret kan blandas med pressmedel, pressas och sintras till tät hardmetall. för att ge den önskade sammansättningen av WC-Co pulvret.

Utgángsmängderna av APT och koboltsalt väljs Det har visat sig att Co-halter av 1-25 %, företrädesvis 3-15 %. lätt kan erhällas men sammansättningar utanför detta intervall ,är även möjliga.

Lösningens pH har stor inverkan pá tiden som är nödvändig säväl för omvandlingen av den vitfargade APT till det ljusröda .min. 502 930 3 koboltwolframatpulvret, som på homogeniteten av det bildade pulvret. För att erhålla homogena produkter inom en kort reak- tionstid, skall lösningens pH hållas konstant inom ett tämligen smalt intervall, pH=8iO.5, under hela processen. Detta åstadkoms i föreliggande uppfinning genom kontinuerlig tillsats av ammoniumhydroxid under processen. Jämförande exempel l och 2 har inkluderats för att demonstrera effekten av tillsats av he- la mängden ammoniumhydroxid från början. I jämförelseexempel 1 är koncentrationen av ammoniumhydroxid i början 0.6 mol/kg lös- ning, med ett pH över det rekommenderade intervallet i början av reaktionen. Den erhållna produkten är inhomogen i samman- sättning. I jämförelseexempel 2 är begynnelsekoncentrationen av ammoniumhydroxid lägre; 0.06 mol/kg lösning. Effekten är ett slutligt pH som är lägre än det rekommenderade intervallet, vilket resulterar i en lång processtid.

Vid en alternativ utföringsform styrs lösningens pH genom användning av ett metallsalt innehållande en anjon med pH buff- ringskapacitet, t ex koboltacetat. Ingen ytterligare justering av pH är nödvändig. Lösningens pH kommer vara lägre, pH=5.5¿O.5, än rekommenderat ovan och längre processtider är därför nödvändiga.

Metoden enligt uppfinningen har beskrivits med hänvisning till kobolt men den kan tillämpas på andra övergångsmetaller varvid Co och/eller Ni är föredragna.

Den homogena fina Co+W-metallpulvret kan även användas i andra tillämpningar såsom material för katalys eller i material för legeringar med hög täthet.

Exempel l (Jämförande) 788 g koboltkloridlösning, med en koncentration av 1.69 mol/kg, 1601 g APT och 3800 g vatten fylldes i en 6000 ml glas- reaktor med rund botten under omrörning. l92 g koncentrerad (25%) ammoniumhydroxidlösning tillsattes från en dropptratt un- 80 1 2 OC. Uppvärm- l h och 56 Pulvret filtrerades av och torkades vid 80 OC i 1.5 dagar. innehållande 8.5 mmol W /kg och l.l mmol Co der l0 min. Suspensionen uppvärmdes till ningstiden var 4l min och reaktionstiden därefter, 4236 g lösning, /kg, återstod efter filtreringssteget. pH var 8.4. Pulverprov 502 930 4 togs för elementaranalys. Pulvret var inhomogent med ett mol- förhållande W/Co varierande fràn 2.4-4.3 i stora mörka korn till 6.7-7.7 i smà ljusröda korn.

(Jämförande) 761 g koboltkloridlösning, 1601 g APT och 3930 g vatten fylldes i en 6000 ml glas- med en koncentration av 1.75 mol/kg, reaktor med rund botten. 19 g koncentrerad (25%) ammoniumhyd- roxidlösning, utspädd med vatten till 112 g, tillsattes även till reaktorn. Suspensionen värmdes upp till 8412 OC. Uppvärm- ningstiden var omkring 45 min och reaktionstiden därefter, 7 h och 15 min. Pulvret filtrerades av och tvättades med 500 ml etanol (99.5%). Pulvret torkades vid 80 OC i 2 dagar. Torrvik- ten var 1755 g. 3904 g lösning, innehållande 1 mmol W /kg och 3 mmol Co /kg, aterstod efter filtreringssteget. pH var omkring 6.5. Pulvret var homogent i sammansättning och innehöll 65 % W och 4.5 % Co.

Exempel 3 792 g koboltkloridlösning, 1601 g APT och 3800 g vatten fylldes i en 6000 ml glas- med en koncentration av 1.68 mol/kg, reaktor med rund botten. Suspensionen omrördes och uppvärmdes till 80i2 OC. Tiden för uppvärmning till 80 OC var omkring 50 min och reaktionstiden därefter 3 h. 192 g ammoniumhydroxidlös- ning tillsattes kontinuerligt med en peristaltisk pump för att hälla lösningens pH omkring 8, fràn det att temperaturen nätt 80 OC och 3 h framàt. torkades vid 80 OC pá 1.5 dagar. sättning och innehöll 63 % W och 4.3 % Co.

Pulvret avskildes genom filtrering och Pulvret var homogent i samman- Exempel 4 140 g koboltacetatlösning, med en koncentration av 0.58 mol/kg, utspäddes till 300 g med vatten. Lösningen blandades med 100 g APT i en 1000 ml rundbottnad glasreaktor. nen omrördes och värmdes till kokning. Reaktionstiden var 12 Suspensio- . min fran rumstemperatur till kokpunkten och 6 h och 44 min där- efter. Pulvret filtrerades av och torkades vid 60 OC. Torrvik- ten var 106 g. 245 g lösning, innehållande 4.8 mmol W /kg och I 502 930 9.2 mmol Co /kg, àterstod efter filtrering. pH var 5.3. Pulvret var homogent i sammansättning och innehöll 64.3 % W och 4.4 % Co.

Claims (2)

1. 0 15 20 502 930 6 Klä! l. Metod för att tillverka ett pulver innehållande W och Co och/eller Ni frán APT (ammoniumwolframat) och ett lösligt salt av Co och/eller Ni genom kemiska reaktioner i en vattenlösning vid temperaturer fràn rumstemperatur till kokpunkten för lös- varefter det bildade pulvret filtreras av, k ä n n e t e C k n a d ningen, torkas och reduceras till ett metalliskt pulver, av att lösningens pH hålls vid en konstant niva under de kemiska reaktionerna.

2. Metod enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a d av att lös- ningens pH hàlls vid en konstant niva genom tillsats av en mängd av amoniumhydroxid kontinuerligt under reaktionen, sa att pH hálls inom 810.5. ningens pH halls vid en konstant niva, 5.5¿0.5, med användning av ett Co- och/eller Ni-salt med en anjon som har pH- buffringskapacitet, t ex koboltacetat. 4. Metod enligt nagot av föregående krav k ä n n e t e c k n a d av att sagda metalliska pulver dessutom karbureras för att bilda ett pulver innehållande WC och Co och/eller Ni.