制造硬質合金粉末混合物的方法技術

本發明專利技術涉及一種制造硬質合金粉末的方法，其中將形成硬質成分的粉末和形成粘結相的粉末與壓制劑一起進行濕研磨，然后干燥獲得的漿狀物，優選通過噴霧干燥的方法進行干燥，將獲得的坯體壓成需要的形狀并進行燒結。使用１－３ｗｔ％的壓制劑與下述成分：＜＝９０ｗｔ％的ＰＥＧ和＞＝１０ｗｔ％的Ｃ≥２０的長鏈脂肪酸及其酯和鹽，特別是芥酸和／或山崳酸，能夠獲得這樣的硬質合金粉末，其在１８％收縮率內的預定稱重下具有降低的成型壓力。本發明專利技術還涉及具有低的成型壓力的硬質合金粉末。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及利用低的成型壓力制造硬質合金粉末的方法，特別是制造亞微米級和納米級粉末的方法。
技術介紹
通過將形成硬質組分的粉末、形成粘結相的粉末和壓制劑濕研磨成漿狀物，通常利用噴霧干燥的方法來干燥漿狀物，利用工具壓制將干燥的粉末壓制成具有所需形狀的坯體，最后進行燒結，從而制造硬質合金，壓制劑一般為PEG，聚乙二醇。在燒結過程中，坯體大概線性地收縮16-20％。收縮率取決于將粉末壓制成粉末以制造生坯過程中獲得的理論密度的百分率(％)(＝壓坯密度)，而壓坯密度又取決于成型壓力、WC晶粒尺寸、晶粒尺寸的分布、Co含量和壓制劑。制造壓制工具的成本高并且因而制造例如18％的標準收縮率的壓制工具的成本也昂貴。通過向壓緊物施加足夠的成型壓力以給出需要的壓坯密度，能夠獲得收縮率。極為重要的是燒結坯體的尺寸盡可能接近需要的尺寸，以便避免昂貴的后續燒結操作，例如研磨。然而，如果晶粒的尺寸很細小，例如一個亞微米或更小，就需要更高的成型壓力以獲得必要的收縮量。在工業上，人們想到提高晶粒尺寸減小的碳化物粉末內部的內摩擦會引起更高的壓制抵抗力。由于存在產生壓制缺陷的危險，例如壓制坯體內的裂紋或孔、壓制工具的不正常磨損、甚至包括產生人身傷害的壓制工具故障的危險，所以高的成型壓力是不合需要的。而且，如果將成型壓力保持在一定的合乎需要并且實用的范圍內，會促進對燒結部分的尺寸控制。長期以來，工業上已知脂肪酸及其鹽和酯具有潤滑性能。有時脂肪酸及其鹽和酯的碳鏈長度是其特點。油酸和硬脂酸都是18碳鏈等效物，經常被稱為C-18，芥酸和山崳酸具有自然產生的脂肪酸中最長的碳鏈之一(C-22)。EP-A-1043413中公開一種降低亞微米級硬質合金的成型壓力的方法。該方法由將WC之外的所有成分預先混和大約三個小時、添加WC粉末和然后最后研磨大約十個小時構成。
技術實現思路
本專利技術的一個目的是提供一種在制造細小晶粒的硬質合金時降低壓制壓力的方法。根據本專利技術的方法，通過將形成硬質組分的粉末和形成粘結相的粉末與特別的壓制劑一起進行濕研磨，然后干燥獲得的漿狀物，優選通過噴霧干燥的方法進行干燥，而形成具有良好流動性能的團塊。已經驚喜地發現，通過使用1-3wt％的壓制劑與下述成分＜＝90wt％的PEG和＞＝10wt％的C≥20的長鏈脂肪酸及其酯和鹽，優選為90到60wt％、最優選為90-65wt％的PEG和優選為10-40wt％、最優選為10-35wt％的脂肪酸及其酯和鹽，能夠獲得這樣的硬質合金粉末，其在18％收縮率內的預定稱重下具有降低的成型壓力。在一個實施例中，使用飽和、多不飽和以及特別是單不飽和的脂肪酸，以及在其它的實施例中使用二元酸、兩個酸組和長鏈脂肪酸。在優選實施例中，所述脂肪酸為芥酸和/或山崳酸(behenic acid)。本專利技術的方法能夠應用到任何的硬質合金成分中，但是優選用于包括WC和2-20wt％的粘結相的硬質合金中，粘結相通常是鈷，但是也可能帶有合金添加劑，例如鎳或鐵，優選為6-12wt％的具有晶粒生長抑制劑的粘結劑，特別是＜1wt％的Cr和＜1wt％的V。優選地，WC的平均晶粒尺寸在0.1-1.0μm的范圍內，優選為0.2-0.6μm，而且實質上沒有晶粒尺寸＞1.5μm的WC。本專利技術還涉及具有低成型壓力的可壓(ready-to-press)硬質合金粉末，其含有1-3wt％的壓制劑和下述成分＜＝90wt％的PEG和＞＝10wt％的C≥20的長鏈脂肪酸及其酯和鹽，優選為90-60wt％、最優選為90-65wt％的PEG和優選為10-40wt％、最優選為10-35wt％的脂肪酸及其酯和鹽。芥酸和/或山崳酸是優選的脂肪酸。硬質合金粉末具有下述成分，包括WC和2-20wt％的粘結劑，粘結劑通常是鈷，但也可能還具有合金添加劑，例如鎳或鐵，優選是帶有晶粒生長抑制劑的6-12wt％的粘結劑，特別是＜1wt％的Cr和＜1wt％的V。WC晶粒優選具有范圍在0.1-1.0μm范圍內的平均晶粒尺寸，優選為0.2-0.6μm，而且實質上沒有晶粒尺寸＞1.5μm的WC。實施例1根據本專利技術，利用PEG和芥酸的不同混合物制造亞微米級硬質合金混合物，其成分為10wt％的鈷、小于1wt％的鉻和余量的0.4μm的碳化鎢(WC)粉末，每種混合物達到粉末重量的+2wt％。在乙醇等溶液中進行研磨。測量燒結收縮率為18％的壓制壓力 對于這種晶粒尺寸的WC，一個優化的交換是用0.4wt％的PEG代替芥酸，實現壓制壓力減小42％，而獲得18％的收縮率。實施例2根據本專利技術，利用與實施例1的成分相同的成分制造亞微米級硬質合金粉末混合物，除了采用更細小的0.2μm WC之外。并且仍然在乙醇中進行研磨。測試PEG和其它脂肪酸的不同混合物，每種混合物達到粉末重量的+1.5和+2.0wt％之間。在這些非常細的碳化物粉末中，要壓制出PS21測試試樣，實現19％的目標收縮率(即，＞190Mpa)，恒定的最大壓力載荷4000kg是不夠的。因此，對于每個變量(小范圍)，測試兩個樣品的壓制高度和收縮率。使用下列壓制劑 發現，對于壓制0.2微米的碳化物粉末，較長碳鏈(＞或＝C20)的脂肪酸作為潤滑劑最有效，不用PEG僅用這種脂肪酸就最為有效。但是，PEG對壓制品提供更好的壓坯強度，為此，可能還需要保留一些PEG。實施例3根據本專利技術，制造硬質合金粉末，其成分為7.0wt％的鈷、＜1.0wt％的鉻、＜1.0wt％的釩和余量的0.3μm的WC粉末。測試或者與1.5wt％的PEG混和或者與1.0wt％的PEG+0.5wt％的芥酸混和的兩個變量 權利要求1.一種利用低的成型壓力制造硬質合金粉末的方法，其特征在于，采用1-3wt％的壓制劑和下列成分＜＝90wt％的PEG和＞＝10wt％的C≥20的長鏈脂肪酸及其酯和鹽。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述脂肪酸為飽和、多不飽以及特別是單不飽和的脂肪酸。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述脂肪酸為芥酸和/或山崳酸。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，使用二元、兩個酸組的長鏈脂肪酸。5.根據前述任何一項權利要求所述的方法，其特征在于，所述粉末除了包含WC之外，還包含2-20wt％的粘結劑，所述粘結劑一般為鈷，但也可能還具有合金添加劑，例如鎳或鐵，優選為包含帶有晶粒生長抑制劑的6-12wt％的粘結劑，特別是＜1wt％的Cr和＜1wt％的V。6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，WC晶粒的平均晶粒尺寸在0.1-1.0μm的范圍內，優選在0.2-0.6μm的范圍內。7.一種具有低的成型壓力的可壓硬質合金粉末，其特征在于，所述粉末含有1-3wt％的壓制劑和下述成分＜＝90wt％的PEG和＞＝10wt％的C≥20的長鏈脂肪酸及其酯和鹽。8.根據權利要求7所述的可壓硬質合金粉末，其特征在于，所述脂肪酸為芥酸和/或山崳酸。9.根據權利要求7或8所述的可壓硬質合金粉末，其特征在于，所述粉末除了包含WC之外，還包含2-20wt％的粘結劑，所述粘結劑一般為鈷，但也可能還具有合金添加劑，例如鎳或鐵，優選為包含帶有晶粒生長抑制劑的6-12wt％的粘結劑，特別是＜1wt％的Cr和＜1wt％的V。10.根據權利要求9所述的可壓硬質合金本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用低的成型壓力制造硬質合金粉末的方法，其特征在于，采用１－３ｗｔ％的壓制劑和下列成分：＜＝９０ｗｔ％的ＰＥＧ和＞＝１０ｗｔ％的Ｃ≥２０的長鏈脂肪酸及其酯和鹽。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：阿利斯泰爾格雷亞爾森，喬納森費爾，里卡德桑德貝里，
申請(專利權)人：山特維克知識產權股份有限公司，
類型：發明
國別省市：SE[瑞典]