SE529370C2

SE529370C2 - Vattenbaserad hårdmetallslurry, gelad hårdmetallkropp och sätt att framställa en gelad kropp och en sintrad hårdmetallkropp

Info

Publication number: SE529370C2
Application number: SE0600029A
Authority: SE
Inventors: Eric Laare; Karin Andersson
Original assignee: Sandvik Intellectual Property
Priority date: 2006-01-09
Filing date: 2006-01-09
Publication date: 2007-07-17
Also published as: US7666349B2; IL180058A0; US20070186721A1; EP1806175A1; EP1806175B1; KR20070020532A; SE0600029L; DE602006005459D1; CN100999017A; JP2007182632A; KR101352295B1; CN100574942C; ATE424249T1

Description

20 25 30 35 ä529 1370 "Novel Powder-Processing Methods for Advanced ceramics". J.

Am. Ceram. Soc., 83, l557, 2000.

I fallet polymerisation, består gel-gjutningsprocessen av att till en pulverslurry tillsätta ett polymeriseringssystem, och genom att utsätta den resulterande blandningen till t.ex. en ökning av temperatur, sådan att komponenterna av polymeriseringssystemet genomgår en omvandling till en fast gel.

Golibersuch, US 2,698,232, beskriver gjutning av tixotropiska slurrys av hårdmetall och polymeriserbara medel i organiskt lösningsmedel. Stelnandet eller härdningen av slurryarna är kontrolleras genom bildningen av en gel av de lösliga polymeriserbara medel, t.ex. omättade polyestrar och vinylderivat. Polymerisationen initieras genom tillsatsen av en katalysator och ökande temperatur. Golibersuch beskriver gjutningsblandningar innehållande 38 - 41.5 volyms-% av hårdmetallpulver.

I US 4,894,l94, Janney beskrivs en metod för gel-gjutning av keramiska pulver i organisk lösningsmedel. I US 5,028,362 och US 5,l45,908, Janney och Omatete beskrivs gel-gjutning av keramiska partiklar i vattenbaserat lösningsmedel, med användning av, som polymeriserande medel, åtminstone en monofunktionell monomer och åtminstone en bifunktionell monomer; den funktionell grupper av dessa monomerer är valda från vinyl- eller allylgrupper. I US 6,066,279 Murar et al beskrivs en metod för att forma en gel~gjutkropp av oorganiskt pulver, specifikt keramiska pulver, utan användning av ett medel för tvärbindning, i en vattenlösning. I US 6,228,299 Janney och Murar beskrivs användningen av en plasticerare för förbättrat torkningsbeteende och bearbetningsegenskaper vid gel-gjutning av ett oorganisk pulver med användning av ett monomersystem.

En kritisk parameter i gel-gjutning är torrhalten. En högre torrhalt betyder mindre segregering av pulver i slurryn; 10 15 20 25 30 35 ﬁ 529 370 3 en högre densitet och styrka för grönkroppen; mindre risk för torksprickor när detaljen torkar; och mindre krympning, och därför mindre form- och dimensionsfel under sintring. En torrhalt av åtminstone 50 volyms-% är önskvärt, Janney et al., "Development of Low-Toxicity Gelcasting Systems, J. Am. Ceram.

Soc., 81, 581, 1998. Optimala gel-gjutningssystem kännetecknas av en hög torrhalt och en lág viskositet hos slurryn. Eftersom den làga viskositeten är nödvändig för att göra blandningen lätt att hantera och att gjuta i en form före gelning, dispersionen av slurryn är en kritisk fråga. För keramiska tillämpningar, finns åtskilliga dispergeringsmedel kommersiellt tillgängliga och deras användning är relativt rakt pá sak.

I fallet WC-Co-hàrdmetallpulver beskriver Bergström och Laarz, US 2002/010219, hur ytkemin av WC- och Co-partiklarna gör hárdmetallpulver svära att dispergera i polära lösningsmedel. I vattenlösning, kommer WC-partiklar att bli täcka av en sur ytoxid, WO3, medan C00 vid Co-partikelytorna är alkaliska. De beskriver användningen av en katjonisk polyelektrolyt, polyetylenimin (PEI), som ett dispergeringsmedel för tillverkningen av väldispergerade vattenbaserade eller etanolbaserade slurrys av hàrdmetall- pulver, som ger en betydelsefull minskning av slurry- viskositeten jämfört med tidigare känd teknik.

Jämfört med etanolbaserade slurrys, uppvisar vattenbaserade slurrys fördelarna av att vara lättare att hantera eftersom det inte finns någon risk för explosioner, sàväl som att vara miljövänlig.

Dä emellertid polymeriseringssystem såväl som dispergerade slurrys av WC-Co-hàrdmetallpulver, består av àtskilliga olika komponenter, som kan interagera med varandra pá olika sätt, kan detta leda till oönskade blandningsegenskaper sàväl som ett hinder av gelningsprocessen eller en otillfredsställande gelkvalitet. Vid applicering pà vattenbaserade slurrys av WC- Co-härdmetallpulver, misslyckas polymeriseringssystemet 10 15 20 25 30 35 5294370 föreslaget av det ovannämnda dokument antingen att gela eller ger geler med otillräcklig mekanisk hållfasthet. Förtidig gelning, som gör processen mycket svår att styra, är ett annat problem med avseende på sådana interaktion.

Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla gel-gjutningskompositioner och metoder för gel- gjutning, som är tillämpliga pà vattenbaserade slurrys av WC- Co-hårdmetallpulver med hög torrhalt och god dispersionsegenskaper, och som tillåter gjutning av komplext formade artiklar med god homogenitet.

Det är ett ytterligare ändamål med uppfinningen att tillhandahålla en gel-gjutningskomposition sådan att den gelade kroppen kan vara tas ur formen och torkas utan att inducera sprickor.

Det är ett ytterligare ändamål med uppfinningen att tillhandahålla gel-gjutningskompositioner sådana att gelningsprocessen är kontrollerbar vid industriella betingelser.

Det är ytterligare ett ändamål med uppfinningen att tillhandahålla väldispergerade slurrys av WC-Co- härdmetallpulver i vattenbaserade media kännetecknade av hög torrhalt, lág viskositet och stabilitet under läng tid.

Föreliggande uppfinning tillhandahåller ett sätt att gel- gjuta WC-Co~hàrdmetallpulver, där den resulterande gelade kroppen kan vara av komplex form och har en hög gröndensitet, en god homogenitet och tillräckligt goda mekaniska egenskaper för den gelade kroppen kan tas ur formen och torkas utan betydande formfel och sprickbildning. Metoden avser den formande av en gelad kropp genom gelning av en vattenbaserad slurry av WC-Co-hårdmetallpulver med goda dispersionsegenskaper, där gelningen ástadkoms av den temperaturinducerade polymerisationsreaktionen mellan en monomer och en tvärbindare, katalyserad av en fri-radikal- initiator. 10 15 20 25 30 35 i 529 š70 Mer specifikt omfattar metoden enligt föreliggande uppfinning formandet av en slurry omfattande WC-Co- hàrdmetallpulver och dispergeringsmedel i ett vattenbaserat medium, till vilka tillsättes en monofunktionell monomer, en tvärbindare och en för systemet lämplig initiator.

Den vattenbaserade slurryn bör innehålla WC-Co- hárdmetallpulver i en mängd över 42 volymsprocent, företrädesvis över 50 volymsprocent, men företrädesvis under 75 volymsprocent, WC-Co~hàrdmetallpulvret vara utgjort av 3-20 vikt-%, företrädesvis 5-15 vikt-% Co, och möjligt upp till 25 vikt-% andra karbider, sàsom TaC, NbC, Cr¿C@ áterstàende delen vara WC. Enligt uppfinningen àstadkoms sagda torrhalt för slurryn genom användning av ett kam-copolymer- dispergeringsmedel med en anjonisk huvudkedja, med karboxyl- och/eller sulfonatgrupper som ger polymeren en negativ laddning i polärt medium, och oladdade poly(etylenoxid)(PEO)- baserade kedjor av variabel längd pá den anjoniska huvudkedjan. Molekylvikten av sagda kam-polymer är 2000 - 60000, företrädesvis 10000 - 40000. Dispergeringsmedlet används vid koncentrationer mellan 0.05 och 5 vikt-%, företrädesvis mellan 0.1 och 2.5 vikt-%, helst mellan 0.1 och 0.5 vikt-%, med avseende pá torr pulvervikt.

Till slurryn tillsättes polymeriseringssystem, dvs. monomeren och tvärbindaren, vilka ska vara lösliga i det vattenbaserade mediumet och inte visa nagon oönskad interaktion med WC-Co-hàrdmetallpulvret, dispergeringsmedlet eller varandra vid blandningstemperaturen.

Polymeriseringssystem ska inte inducera förtidig gelning av pulverslurryn under tid vid omgivande temperaturer under den önskade gelningstemperaturen. Polymeriseringssystem enligt föreliggande uppfinning omfattar den monofunktionella monomeren (2-dimetylamino)etyl metakrylat, tvärbindaren (N,N\- metylenbisakrylamid) och en initiator av azo-typ, företrädesvis 4,4\-azobis(4-cyanovaleriansyra)_ Den total mängden av monomer och tvärbindare är 10-35 vikt-%, företrädesvis 15-25 vikt-%, relativt vikten av det vattenbaserade mediumet, och förhållandet monomer- och den 10 15 20 25 30 35 Üs29637o /tvärbindarvikt är 1:3 till l0:l, företrädesvis l:l till 3:1.

Mängden av initiator är 0.05-5 vikt-%, företrädesvis 0.1-2 vikt-%, helst 0.1-l vikt-%, med avseende pà totalvikten av* monomer och tvärbindare.

Komponenterna av blandningen kan kombineras pá något lämpligt sätt.

I en föredragen utföringsform, bereds pulverslurryn genom att upplösa dispergeringsmedlet i avjoniserat vatten, sedan tillsätta ett komposit-WC-Co-pulver eller WC-, Co- och karbid- pulver och blanda enligt konventionell metoder sásom “ blandning, malning etc. för att homogenisera slurryn och att åstadkomma de önskade egenskaper av materialet. Monomeren, tvärbindaren och initiatorn tillsätts därefter till slurryn.

Viskositeten av den resulterande blandningen ska allmänt vara tillräckligt làg för att möjliggöra fyllning av en form av komplex form, dvs. mindre än 50 Pa s, företrädesvis mindre än 30 Pa s, men företrädesvis över 10 mPa s, vid en skjuthastighet av 13 så.

Blandningen hälls sedan eller pressat i flytande form in i en form av önskat form, och temperaturen ökas till en temperatur tillräcklig att inducera polymerisationen av företrädesvis 55 - 90°C, helst 65 - 85°C, för en tid tillräcklig att konsolidera blandningen till en formad kropp, där tiden är beroende pà dimensionerna av polymeriseringssystem, kroppen. Kroppen avlägsnas sedan fràn formen.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen överförs den ur formen uttagna fasta formade kroppen till en torkkammare med kontrollerad atmosfär för att torkas under en tid tillräcklig för att väsentligen ta bort det vattenbaserade mediumet. Den torkade kroppen värms sedan för att ta bort komponenterna av polymeriseringssystem och sintras sedan vid hög temperatur att erhålla en väsentligen tät kropp, enligt metoder som är känd för fackmannen. 10 15 20 25 30 35 529 371) 7 I en föredragen utföringsform, är sagda sintrade WC-Co- hàrdmetallkropp ett skärverktyg.

Uppfinningen tillhandháller även en gelad kropp, omfattande WC-Co-hàrdmetallpulver i ett vattenbaserat medium i en mängd över 42 volymsprocent, företrädesvis över 50 volymsprocent, men företrädesvis under 75 volymsprocent, WC- Co-hàrdmetallpulvret innehàllande 3-20 vikt-%, företrädesvis 5-15 vikt-% Co, och möjligen upp till 25 vikt-% av andra karbider, såsom TaC, NbC, Crﬁb, och den äterstàende delen WC.

Enligt uppfinningen innehåller sagda gelade kropp en kam- copolymer med en anjonisk huvudkedja, med karboxyl- och/eller sulfonatgrupper som ger polymeren en negativ laddning i polärt medium, och oladdade poly(etylenoxid)(PEO)-baserade kedjor av variabel längd pà den anjoniska huvudkedjan. Molekylvikten av sagda kam-polymer är 2000 - 60000, företrädesvis 10000 - 40000. Dispergeringsmedlet föreligger vid koncentrationer mellan 0.05 och 5 vikt-%, företrädesvis mellan 0.1 och 2.5 vikt-%, helst mellan 0.1 och 0.5 vikt-%, med avseende pà torr pulvervikt. Den gelade kroppen enligt uppfinningen omfattar vidare reaktionsprodukten av en monofunktionell monomer (2- dimetylamino)etyl metakrylat, tvärbindaren (N,N*- metylenbisakrylamid) och en initiator av azo-typ, företrädesvis 4,4*-azobis(4-cyanovaleriansyra). Den totala mängden av monomer och tvärbindare är 10-35 vikt-%, företrädesvis 15-25 vikt-%, relativt vikten av det vattenbaserade mediumet, och förhållandet monomer/tvärbindarvikt är 1:3 till l0:1, företrädesvis 1:1 till 3:1. Mängden av initiator är 0.05-5 vikt-%, företrädesvis 0.1-2 vikt-%, helst 0.1-1 vikt-%, med avseende pà totalvikten av monomer och tvärbindare.

Uppfinningen tillhandahåller även en väldispergerad vattenbaserad slurry av WC-Co-hàrdmetallpulver, som innehåller WC-Co-härdmetallpulver i en mängd över 42 volymsprocent, företrädesvis över 50 volymsprocent, men företrädesvis under 75 volymsprocent, WC-Co-hàrdmetallpulvret utgjort av 3-20 vikt-%, företrädesvis 5-15 vikt-% Co, och möjligen upp till 25 10 15 20 25 30 35 ä 529 370 s vikt-% andra karbider, såsom TaC, NbC, Cr¿C2, och den återstående delen WC. Enligt uppfinningen innehåller sagda slurry en kam-copolymer med en anjonisk huvudkedja, med karboxyl- och/eller sulfonatgrupper som ger polymeren en negativ laddning i polärt medium, och oladdad po1y(etylenoxid)(PEO)-baserade kedjor av variabel längd på den anjoniska huvudkedjan. Molekylvikten av sagda kam-polymer är 2000 - 60000, företrädesvis 10000 - 40000. Dispergeringsmedlet föreligger vid koncentrationer mellan 0.05 och 5 vikt~%, företrädesvis mellan 0.1 och 2.5 vikt-%, helst mellan 0.1 och 0.5 vikt-%, med avseende på torr pulvervikt.

I en föredragen utföringsform, har sagda slurry en låg viskositet av mindre än 30 Pa s, men företrädesvis över 10 mPa s, vid en skjuvhastighet av 13 sﬂ.

Exempel 1 Som ett jämförelseexempel, har en grönkropp av WC-Co- hårdmetall med en torrhalt av 45 volymsprocent med avseende pà volymen av pulvret och det vattenbaserade mediumet, tillverkats genom följande procedur. Ett flytande dispersionsmedium tillverkades genom upplösande av 0.983 gram polyetylenimin med en molekylvikt av M¿=10,000 i 27.5 gram avjoniserat vatten. En pulverslurry bereddes genom att tillsätta 270 gram WC-Co-hàrdmetall-RTP-pulver, utgjort av 89.5 vikt-Q. wc, 10 vikt-Q; cø, 0.5 vikt-äs crgcz, för vilka PEG- bindefasen hade avlägsnats, till den flytande lösningen och genom malning av slurryn i en planetkulkvarn i 30 minuter vid 150 rpm. I nästa steget tillsattes ytterligare 40 gram WC«Co- hårdmetallpulver och malningen fortsattes i 15 minuter vid 150 rpm. Efter tillsatts av ytterligare 17.6 gram WC-Co- hårdmetallpulver och 4.87 gram metakrylamid, fortsatte malning i 20 minuter vid 150 rpm. Sedan tillsattes 2.44 gram N,N“- metylenbisakrylamid och 0.3 gram av en 10 vikt-% ammonium- persulfat vattenlösning och blandningen maldes i ytterligare 10 minuter vid 150 rpm. Framtagningen av blandningen kompletterades efter tillsätts 0.1 gram N,N,N“,N\- 10 15 20 25 30 35 529 9370 tetrametyletylendiamin och malning i 2 minuter vid 150 rpm.

Den erhållna blandning göts i en form och värmdes vid 75 °C i luft I 120 minuter. Den resulterande grönkroppen var mycket svag och fick allvarlig deformation och sprickbildning då den tog ur formen.

I ytterligare prov, ersattes metakrylamidmonomer och N,N\- metylenbisakrylamid-tvärbindare med andra mono- och bifunktionella monomerer, nämligen monomererna 1-vinyl-2- pyrrolidinon, 4-vinyl-1,3~dioxolan-2-on, eller N¥metyl-N- vinylacetamid och tvärbindare poly(ety1englykol)-dimetakrylat, poly(etylenglykol)-diakrylat, neopentylglykoldimetakrylat. triallylamin eller diallyltartardiamid. De gel-gjutna kropparna uppvisade liknande otillfredsställande mekaniska egenskaper som de ovanstående.

Exempel 2 Som ett jämförelseexempel, tillverkades en WC-Co- hárdmetall gel-gjutningsgrönkropp med en torrhalt av 45 volymsprocent med avseende pà volymen pulver och det vattenbaserade mediumet, genom följande steg. Ett flytande dispersionsmedium tillverkats genom att upplösa 0.983 gram polyetylenimin med en molekylvikt av Mh=l0000 i 27.5 gram avjoniserat vatten. En pulverslurry bereddes genom att tillsätta 270 gram av WC-Co-hàrdmetall-RTP-pulver, utgjort av 89.5 vikt-% WC, 10 vikt-% Co, 0.5 vikt-% Cr¿C2, för vilka PEG- bindefas avlägsnats, till den flytande lösningen och genom malning av slurryn i en planetkulkvarn i 30 minuter vid 150 rpm. Efter det första malningssteget, tillsattes ytterligare 40 gram WC-Co-hàrdmetallpulver och malningen fortsatte i 15 minuter vid 150 rpm. Sedan följdes tillsatsen av 17.6 gram WC- Co-hàrdmetallpulver och 4.87 gram 1-vinyl-2-pyrrolidinon av 5 minuters malning vid 150 rpm. Därefter tillsattes 0.17 gram av en vattenbaserad 10 vikt-% 2,2“-azobis(2-metylpropionamidin) divätekloridlösning och malning fortsatt i 2 minuter. Det sista steget i malningsproceduren var tillsatsen av 2.44 gram N,N“-metylenbisakrylamid och malning i 5 minuter vid 150 rpm.

Den erhållna blandning uppvisar betydande förtidig gelning vid 10 15 20 25 30 35 529 370 10 omgivande temperatur och var tvungna att gjutas i en form inom 15 minuter efter framtagning. Efter gelning vid 75 °C i luft i 120 minuter togs den resulterande grönkroppen ur formen och torkades i 1 vecka vid 82 % relativ luftfuktighet (RH) och 25 °C. Den gjutna grönkroppen var skör och uppvisade en betydande tendens för sprickbildning under torkningen.

Exempel 3 Som ett exempel pà dispersion av WC-Co-hàrdmetallpulver i vattenbaserat medium, utfördes viskositetsmätningar på blandningar av WC-Co-hárdmetallpulver fördelade i vatten. När, enligt känd teknik, 0.5 vikt~%, med avseende pá torr pulvervikt, av polyetylenimin med 10000 molekylvikt, användes för att dispergera 45 vol-% av en blandning av WC och Co, med ett viktförhàllande WC/Co av 9:1, visar viskositeten ett minimum av 32 Pa s vid 13 sﬂ skjuvhastighet.

I ett ytterligare prov, dispergerades samma 9:1 WC- och Co-pulverblandning enligt föreliggande uppfinning genom användning av 0.2 vikt-% polykarboxylateter dispergeringsmedel Chupol SSP-104 fràn Takemoto Fat & Oil Co. Ltd, Japan. Vid en torrhalt av 45 vol-%, var den resulterande viskositeten 3.6 Pa s vid 13 sd skjuvhastighet.

Exempel 4 Som ett exempel pà jämförande gel-gjutníngssammansättning för väldispergerade WC-Co-hårdmetallpulver, preparerades gel- gjutna grönkroppar av WC-Co-hárdmetall med en torrhalt av 51 volymsprocent med avseende pà volymen av pulver och det vattenbaserade mediumet, genom följande steg. Ett flytande dispersionsmedium tillverkades genom att blanda 3.22 g SSP- 104, som är en 31 vikt-% vattenbaserad stamlösning, med 18.9 g avjoniserat vatten. En pulverslurry bereddes genom att tillsätta 280 gram av WC-Co-hárdmetall-RTP-pulver, utgjort av 89.5 vikt-% WC, 10 vikt-% Co, 0.5 vikt-% Cr3C2, för vilka PEG- bindefas avlägsnats, till den flytande lösningen och genom malning av slurryn i en planetkulkvarn i 90 minuter vid 150 10 15 20 25 30 35 529 370 11 rpm. Efter det första malning steget, tillsattes ytterligare 41.9 gram WC-Co-hàrdmetallpulver och malningen fortsattes i 30 minuter vid 150 rpm. Sedan tillsattes 3.94 g monofunktionell monomer 1-vinyl-2-pyrrolidinon och 1.97 g tvärbindare N,N“- metylenbisakrylamid och malning fortsatte i 15 minuter vid 150 rpm. Det sista steget i malningsproceduren var tillsatsen av 0.2 gram av en 10 vikt-% vattenbaserad 4,4*-azobis(4- cyanovaleriansyra)-lösning och malning i 5 minuter vid 150 rpm. Den erhållna blandning göts i en form och värmdes vid 75 °C i luft i 120 minuter. Blandningen uppvisade betydande förtidig gelning vid omgivande temperatur. Dessutom uppvisade den gelade kropp en uttalad tendens för sprickbildning under torkning.

I ett ytterligare prov, ersattes den monofunktionella monomeren 1-vinyl~2-pyrrolidinon med N-vinylacetamid. Även denna blandning uppvisade betydande förtidig gelning vid omgivande temperatur såväl som en uttalad tendens för sprickbildning under torkning.

I ett ytterligare prov, ersattes den monofunktionella monomeren 1-vinyl-2-pyrrolidinon med metakrylamid. Ingen eller begränsad förtidig gelning observerades, men den gelade kroppen uppvisade en uttalad tendens för sprickbildning under torkning vid az % RH och 25 °c. ' Exempel 5 Som ett exempel pà den förbättrade gel- gjutningssammansättningen enligt uppfinningen, framställdes en gel-gjuten grönkropp av WC-Co-hárdmetall, med en torrhalt av 51 volymsprocent med avseende pá volymen av pulvret och det vattenbaserade mediumet, enligt följande steg. Ett flytande dispersionsmedium tillverkades genom att blanda 3.22 g av en 31 vikt-% vattenbaserad stamlösning av polykarboxylateter dispergeringsmedel SSP-104 fràn Takemoto Fat & Oil Co. Ltd, Japan, med 18.9 g avjoniserat vatten. En pulverslurry bereddes genom att tillsätta 280 gram av WC-Co-hàrdmetall-RTP-pulver, utgjort av 89.5 vikt-% WC, 10 vikt-% Co, 0.5 vikt-% Cr3C2, för vilka PEG-bindefasen hade avlägsnats, till den flytande 10 15 20 25 30 35 2 529 370 12 lösningen och genom malning av slurryn i en planetkulkvarn i 90 minuter vid 150 rpm. Efter det första malningssteget, tillsattes ytterligare 41.9 gram WC-Co-hårdmetallpulver och malningen fortsatte i 30 minuter vid 150 rpm. Sedan tillsattes 3.94 g 2-(dimetylamino)etylmetakrylat och 1.97 g N,N*- metylenbisakrylamid och målningen fortsatte i 15 minuter vid 150 rpm. Det sista steget i malningsproceduren var tillsatsen av 0.2 gram av en 10 vikt~% vattenbaserad 4,4“-azobis(4- cyanovaleriansyra)-lösning och malning i 5 minuter vid 150 rpm. Den erhållna blandningen hade en låg viskositet av 3.2 Pa s vid 13 s4'skjuvhastighet och uppvisade inte förtidig gelning vid omgivande temperatur i åtminstone 1 timme. Den erhållna blandningen göts i en form och värmdes vid 75 °C i luft i 120 minuter. Den gjutna grönkroppen hade tillräcklig styrka och seghet för att tillåta urtagning ur formen och torkning i 1 vecka vid 82 % RH och 25 °C utan bildning av torkskador.

Resulterande sintrade kroppar uppvisade en homogen mikrostruktur, väsentligen ekvivalent till WC-Co- hårdmetallkroppar tillverkat med användning av konventionella behandlingstekniker.

Exempel 6 Som ett ytterligare exempel på den förbättrade gel- gjutningssammansättningen enligt uppfinningen, framställdes en WC-Co-hårdmetallgrönkropp, med en torrhalt av 51 volymsprocent med avseende på volymen av pulver och det vattenbaserade mediumet, enligt följande steg. 32 g av Co-pulver och 200 g av WC-pulver tillsattes ett flytande dispersionsmedium berett genom blandande 3.22 g av en 31 vikt-% vattenbaserad stamlösning av polykarboxylateter dispergeringsmedel SSP-104 från Takemoto Fat & Oil Co. Ltd, Japan, med 18.9 g avjoniserat vatten. Slurry var ytterligare mald i 2 timmar vid 150 rpm i en planetkulkvarn före tillsats av ytterligare 90 g av WC- pulver. Sedan tillsattes polymeriseringssystem enligt exempel 5, och den resulterande blandningen göts och gelades på samma sätt som i exempel 5. Den resulterande grönkroppen var ekvivalent med kropparna i exempel 5, dvs. den gjutna i 529 370 13 grönkroppen hade tillräcklig styrka och seghet för att tillåta urtagning ur formen och torkning i l vecka vid 82 % RH och 25 °C utan bildning av torkskador.

Claims

10 15 20 25 30 35 529 370 lH Krav

1. En vattenbaserad WC-Co-hárdmetallslurry k ä n n e t e c k n a d av att slurryn omfattar ett WC-Co- pulver innehållande 3-20 vikt-%, företrädesvis 5-15 vikt-% Co, och möjligt upp till 25 vikt-% andra karbider, såsom TaC, NbC, Cr3C2, och den återstående delen WC, ett kam-copolymer dispergeringsmedel med en anjonisk huvudkedja med karboxyl- och/eller sulfonatgrupper och poly(etylenoxid)-baserade kedjor på huvudkedjan.

2. Slurryn enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a d av att innehållet av sagda dispergeringsmedel är mellan 0.05 och 5 vikt-%, företrädesvis mellan 0.1 och 2.5 vikt-%, helst mellan 0.1 och 0.5 vikt-%, med avseende på torr pulvervikt.

3. Slurryn enligt krav 1-2 k ä n n e t e c k n a d av att mängden av sagda WC-Co-hårdmetallpulver år över 42, företrädesvis över 50, volymsprocent.

4. En gelad kropp k ä n n e t e c k n a d av att omfatta WC-Co-hårdmetallpulver i ett vattenbaserat medium i en mängd över 42 volymsprocent, företrädesvis över 50 volymsprocent, WC-Co-hårdmetallpulvret innehållande 3-20 vikt-%, företrädesvis 5-15 vikt-% Co, och möjligen upp till 25 vikt-% såsom TaC, NbC, Cr¿C2, och resten WC, ett kam-copolymer-dispergeringsmedel i en mängd mellan 0.05 och 5 vikt-%, av andra karbider, företrädesvis mellan 0.1 och 2.5 vikt-%, helst mellan 0.1 och 0.5 vikt-%, med avseende på torr pulvervikt, med en anjonisk huvudkedja med karboxyl- och/eller sulfonatgrupper och poly(etylenoxid)-baserade kedjor av variabel längd på huvudkedjan, reaktionsprodukten av en monofunktionell monomer (2-dimetylamino)etylmetakrylat, en tvärbindare (N,N“- metylenbisakrylamid) och en initiator av azo-typ, företrädesvis 4,4*-azobis(4-cyanovaleriansyra), den total mängden av monomer och tvärbindare av 10-35 vikt-%, företrädesvis 15-25 vikt-%, relativt vikten av det vattenbaserade mediumet, och förhållandet monomer- /tvärbindarvikt 1:3 till 10:1, företrädesvis 1:1 till 3:1, och 10 15 20 25 30 35 1529 370 IS' mängden av initiator 0.05-5 vikt-%, företrädesvis 0.1-2 vikt- %, helst 0.1-1 vikt-%, med avseende på totalvikten av monomer och tvärbindare.

5. Ett sätt att tillverka en gelad kropp k ä n n e t e c k n a t av - formande av en slurry genom att blanda i ett vattenbaserat medium - över 42 volymsprocent, företrädesvis över 50 volymsprocent, WC-Co-hårdmetallpulver innehållande 3-20 vikt- %, företrädesvis 5-15 vikt-% Co, och möjligen upp till 25 vikt-% andra karbider, såsom TaC, NbC, Cr3C2, - mellan 0.05 och 5 vikt-%, företrädesvis mellan 0.1 och 2.5 vikt-%, helst mellan 0.1 och 0.5 vikt-%, med avseende på och resten WC och torr pulvervikt, kam-copolymer-dispergeringsmedel med en anjonisk huvudkedja med karboxyl- och/eller sulfonatgrupper och poly(etylenoxid)-baserade kedjor av variabel längd pà huvudkedjan, - formande en blandning genom tillsats till sagda slurry 10-35 Vikt-%, det vattenbaserade mediumet, av ett polymeriseringssystem omfattande företrädesvis 15-25 vikt-%, relativt vikten av - en monofunktionell monomer av (2-dimety1amino)etyl metakrylat, - en tvärbindare av N,N“-metylenbisakrylamid - och 0.05~5 vikt-%, företrädesvis 0.1-2 vikt-%, helst 0.1-1 vikt-%, med avseende på totalvikten av monomer och tvärbindare, initiator av azo-typ, företrädesvis 4,4“- azobis(4-cyanovaleriansyra), förhållandet monomer-/tvärbindarvikt 1:3 till 10 1, företrädesvis 1:1 till 3:1, - hälla eller pressa sagda blandning i flytande form i en form av önskad form, - öka temperaturen till en temperatur tillräcklig att inducera polymerisationen av polymeriseringssystemet, företrädesvis 55-90°C, helst 65-85°C, i en tid tillräcklig att konsolidera blandningen till en formad kropp, där tiden beror på dimensionerna av kroppen, 10 15 20 25 30 35 szaésvo - urtagning av kroppen ur formen.

6. En sätt att tillverka en sintrad hárdmetallkropp k ä n n e t e c k n a t av - formande en slurry genom att blanda i ett vattenbaserat medium - över 42 volymsprocent, företrädesvis över 50 volymsprocent, WC-Co-hårdmetallpulver innehållande 3-20 vikt- %, företrädesvis 5-15 vikt-% Co, och möjligen upp till 25 vikt-% andra karbider, såsom TaC, NbC, Cr3C2, och resten WC och - mellan 0.05 och 5 vikt-%, företrädesvis mellan 0.1 och 2.5 vikt-%, pulvervikt, kam-copolymer-dispergeringsmedel med en anjonisk helst mellan 0.1 och 0.5 vikt-%, med avseende på huvudkedja med karboxyl- och/eller sulfonatgrupper och poly(etylenoxid)-baserade kedjor av variabel längd på huvudkedjan, - formande en blandning genom att tillsagda slurry tillsätta 10-35 Vikt-%, vikten av det vattenbaserade mediumet, av ett företrädesvis 15-25 vikt-%, relativt polymeriseringssystem omfattande - en monofunktionell monomer av (2-dimetylamino)etyl metakrylat, - en tvärbindare av N,N“-metylenbisakrylamid - och 0.05-5 vikt-%, företrädesvis 0.1-2 vikt-%, helst 0.1-1 vikt-%, med avseende på totalvikten av monomer och tvärbindare, initiator av azo-typ, företrädesvis 4,4“- azobis(4-cyanovaleriansyra), förhållandet monomer-/tvärbindarvikt 1:3 till 10:l, företrädesvis 1:1 till 3:1, - hälla eller pressa sagda blandning i flytande form i en form av önskad form, - öka temperaturen till en temperatur tillräcklig att inducera polymerisation av polymeriseringssystem, företrädesvis 55~90°C, helst 65-85°C, i en tid tillräcklig att konsolidera blandningen till en formad kropp, där tiden beror på dimensionerna av kroppen, - urtagning av kroppen ur formen, 529 570 /F - torkning av kroppen för att väsentligen ta bort det vattenbaserade mediumet, - uppvärmning av sagda kropp för att ta bort komponenterna av polymeriseringssystemet och, - utföra en konventionell sintringsoperation varigenom en väsentligen tät hårdmetallkropp uppnås.