[發(fā)明專利]球化硬質(zhì)材料粉末的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00124593.7
• 申請日: 2000-09-22
• 公開（公告）號: CN1290581A
• 公開（公告）日: 2001-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 瓦爾特·弗盧爾許茨;亞歷山大·克萊因;魯?shù)稀せ舳?/a>;西蒙·扎克哈里恩
• 申請（專利權(quán)）人: 硬質(zhì)合金投資有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;C22C29/08;C22C1/04
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 過曉東

本發(fā)明涉及用于制備硬質(zhì)合金涂層的硬質(zhì)材料粉末、硬質(zhì)合金粉末及其顆粒的技術(shù)領(lǐng)域。這里涉及非常堅硬的密實材料，該材料最好是以球形涂覆于如鉆孔工具和鉆桿之類的刀具上，使得這些刀具和工件在受到摩擦和沖擊作用時具有很高的抗磨損性和韌性。

本發(fā)明特別涉及到球化的硬質(zhì)合金粉末--一般用Me_xM_y粉末表達--或者相應(yīng)的顆粒，它們通過火焰噴射、等離子噴射和相關(guān)的技術(shù)被涂覆成摩擦件的涂層。這里，預(yù)先制備的粉末例如在直流等離子體中被噴涂于要涂覆的表面上。

對于上述意義的涂層粉末，其傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝方法包括如下工藝過程：首先是混合并研磨硬質(zhì)合金粉末(如以WC／W₂C為基體)的各組分，由此制得初始混合料。接著將此混合料在大約3000℃下制成非常均勻的熔體。該熔體冷卻后，將一起熔化的硬質(zhì)合金進行粉碎并過篩。接下來將其中具有預(yù)定的較小顆粒尺寸的那部分粉末再次進行加熱，使其變得圓滑(該過程可以在等離子體中進行)，而且在接著進行冷卻后即可用于涂層。

很容易看到，這種已有的方法，僅其加工步驟的數(shù)量就已經(jīng)非常繁瑣。另外，該方法的能量消耗與費用也是非常高的，這是由于產(chǎn)生高溫熔體、以及隨后對硬質(zhì)材料的粉碎所造成的。

在EP?0?687?650?A1中給出了一種方法，它能夠?qū)ι鲜龇椒ㄟM行簡化，并縮短工藝流程。其中，硬質(zhì)材料，如碳化鎢，是通過等離子火焰在坩鍋中被熔化的。使用等離子火焰明顯地縮短了熔化過程的時間。當(dāng)制得硬質(zhì)材料熔體后，將它在一定的熔體流束條件下傾倒于一個快速旋轉(zhuǎn)的冷卻板上。該冷卻板以非常高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并受到冷卻，由此形成非常細小的硬質(zhì)材料球。通過該方法得到的硬質(zhì)材料顆粒質(zhì)量穩(wěn)定、并具有確定組織，后者僅在非常有限的范圍內(nèi)受到一些影響。因此，仍然存在著探索新型、低成本的硬質(zhì)合金涂層粉末制備方法的需要。

本發(fā)明的目的是提供具有良好的流動性、無離析的粉末或者顆粒，用于通過等離子體噴涂制造摩擦件的硬質(zhì)材料涂層，以及建立一種相關(guān)的制備方法，該方法應(yīng)當(dāng)在盡量少的工藝步驟中完成，其能耗低、費用低。

根據(jù)本發(fā)明，上述目的是通過一種球化硬質(zhì)合金粉末的制備方法來實現(xiàn)的，其工藝步驟如下：

--制造研磨得很細的硬質(zhì)材料粉末初始混合料、顆粒或者含有研磨得很細的硬質(zhì)材料粉末的懸浮體，其中混合料、顆粒或者懸浮體的選擇應(yīng)當(dāng)使得在高頻等離子體條件下，硬質(zhì)材料組分之間、與氣體和／或懸浮體的組分能夠進行化學(xué)反應(yīng)和／或形成一種合金；

--用載體氣流將粉末混合料、顆粒或者懸浮體送入感應(yīng)耦合高頻等離子體(ICP)的工作氣流中，

--上述反應(yīng)過程或者合金化過程與球化硬質(zhì)合金顆粒的形成由此可在一個步驟中完成。

混合料的制備首先是通過已知的方法制得。為此，后面的涂層所需要的硬質(zhì)材料的組分或者該硬質(zhì)材料的起始物，隨后將在本工藝方法中與反應(yīng)性氣體在等離子體內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，然后在如球磨機之類的設(shè)備中進行混合并研磨細化。

混合料既可以直接以懸浮體形式使用，也可以另外細化成顆粒，如在噴霧干燥器內(nèi)進行，根據(jù)具體情況還可能隨后進行脫氣處理。由該硬質(zhì)材料粉末也能夠制造懸浮體，例如利用一種碳氫化合物來制備，后者與粉末組分在等離子體中進行反應(yīng)。

這樣制得的粉末、顆粒或者懸浮體狀的混合料，隨后在載體氣流中被送入到一種熱的感應(yīng)耦合高頻等離子體(ICP)的工作氣體中。為此，上面所給的硬質(zhì)材料混合料隨載體氣流穿過HF-等離子體的等離子弧。

ICP-等離子體的發(fā)生裝置是已有的并能夠?qū)嶋H使用。因此，這里對于相關(guān)的合適設(shè)備不再贅述。

穿過等離子體的球化顆粒在一個附加的驟冷氣流中以很高速度被冷卻到再結(jié)晶溫度以下，并且在等離子體的后面被收集起來。驟冷氣流是一個惰性的附加冷卻氣流，是特殊地輸送到系統(tǒng)中的。

本發(fā)明中特殊的優(yōu)勢在于極其緊湊的工藝流程。因為不論是組分間的反應(yīng)、合金化過程，還是球化，都是在等離子體內(nèi)部一步完成的，因而省掉了熔化起始物的特別步驟和與之相關(guān)聯(lián)的其它后續(xù)步驟：熔融產(chǎn)物的粉碎、篩分、圓滑處理。工藝方法的流程變得非常簡單，而且縮短了很多。因此，本工藝方法的實施過程在能耗和費用方面是非常有利的。

得到的產(chǎn)物是球形的硬質(zhì)材料粉末，其成分均勻，而且在涂層制備的加工過程中顯示了良好的流動性。這里，術(shù)語“球化硬質(zhì)材料粉末”代表了由硬質(zhì)材料合金制得的、完全消除了棱角的圓滑顆粒。