[發(fā)明專利]制造包封的超硬材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980101486.5
• 申請(qǐng)日: 2009-02-16
• 公開（公告）號(hào): CN101910354A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·古什;M·G·蒙達(dá)伊;P·什莫克;S·凱利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 六號(hào)元素有限公司
• 主分類號(hào): C09K3/14
• 分類號(hào): C09K3/14;B01J2/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 李帆

引言

本發(fā)明涉及制造包封的超硬(超級(jí)硬)(研磨)材料的方法。特別地，本發(fā)明涉及制造選自金剛石和cBN的超硬材料的方法，該方法包括與第二技術(shù)相結(jié)合的采用帶鏟轉(zhuǎn)筒(shovel?rotor)的步驟。

發(fā)明背景

US4770907(Kimura，F(xiàn)uji?Paudal，1988)，US5143523(Matarrese，GE，1992)和US5405573(Clark等人，GE，1995)均描述了流化床涂覆顆粒的用途。在該方法中，在腔室內(nèi)的氣流中懸浮超硬芯材例如金剛石籽晶，向該腔室內(nèi)噴涂粘結(jié)劑、溶劑和粒狀材料(例如金屬粉末，包封材料)的細(xì)懸浮體。作為替代，可用單獨(dú)的粉末添加物噴涂粘結(jié)劑-溶劑。出現(xiàn)的丸粒的體積增加與在腔室內(nèi)的駐留時(shí)間成比例(非線性)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是流化床允許芯材籽晶的良好分離，從而確保在每個(gè)丸粒中含有單個(gè)芯材(金剛石籽晶)，同時(shí)以合理的速率沉積涂覆材料。這種技術(shù)的缺點(diǎn)是最大沉積速率相對(duì)慢，且當(dāng)采用高密度粒狀涂覆材料如Mb、W和WC時(shí)，就裝置維持懸浮的能力而言，丸粒質(zhì)量難以增加。這可通過增加裝置容量解決，但這是昂貴的，并且影響生產(chǎn)大量材料的商業(yè)可行性。另外，當(dāng)用不同密度、顆粒形狀和尺寸的粉末混合物進(jìn)行涂覆時(shí)，流化床型涂覆是不理想的，因?yàn)樵摬牧显诹骰仓汹呌诜謱樱瑥亩荒芫鶆虻孬@得期望的組合物。

GB1014295(Norton，1965)和EP0012631(Tomlinson，DeBeers，1983)中描述的“轉(zhuǎn)盤”法涉及在旋轉(zhuǎn)的傾斜盤、滾筒或任何其它旋轉(zhuǎn)容器中引入超硬芯材例如金剛石籽晶，在該方法中能通過如下方式形成丸粒：1)在旋轉(zhuǎn)的金剛石籽晶上方噴涂包含金屬粉末、粘結(jié)劑和溶劑(包封材料)的漿料和/或2)在旋轉(zhuǎn)的金剛石籽晶上方單獨(dú)噴涂粘結(jié)劑和溶劑，然后“噴撒”金屬粉末。盤的旋轉(zhuǎn)將涂覆的金剛石籽晶(出現(xiàn)的丸粒)分離并且留有時(shí)間從噴涂的材料中去除溶劑以形成包封材料的同心外殼，該同心外殼隨著過程進(jìn)行而體積增加。就沉積包封材料從而快速增加丸粒質(zhì)量方面而言，該技術(shù)是有效的。然而，該方法的困難在于，在方法的初始階段芯材和/或早期丸粒易于團(tuán)聚。沉積速率必須很慢以避免團(tuán)聚，而這增加總處理時(shí)間并降低了該方法的生產(chǎn)量。在出現(xiàn)的丸粒達(dá)到臨界尺寸后，團(tuán)聚顯著降低。團(tuán)聚的結(jié)果是最終的丸粒可能具有大的尺寸分布，并且每個(gè)丸粒可能含有多于一個(gè)芯材。這增加了處理時(shí)間和成本。

ZA2006/06674(Flynn等人，E6，2006)通過采用兩階段方法快速形成丸粒部分地克服了該問題。本質(zhì)上，上述問題的解決方案是將兩種本領(lǐng)域已知的技術(shù)結(jié)合為單個(gè)工藝設(shè)計(jì)。因此，該方法的初始階段包括流化床方法以使只包含一個(gè)芯材顆粒如金剛石籽晶的丸粒的產(chǎn)率最大化。丸粒在保持于流體懸浮物中時(shí)可以增大到臨界尺寸體積(V_臨界)。當(dāng)丸粒達(dá)到該臨界尺寸時(shí)，將丸粒轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)盤中，在轉(zhuǎn)盤中這些丸粒形成了最終丸粒過程的(子)芯材。如此生產(chǎn)的丸粒具有顯著大于引入狀態(tài)的丸粒的體積，而且由于在表面上的層更快地吸收噴涂液，團(tuán)聚的風(fēng)險(xiǎn)大為降低，從而可增加沉積速率。另外，由于噴涂液的表面張力，較重的顆粒不易保持在一起。然而，結(jié)合兩種技術(shù)需要兩套基本的設(shè)備，并且就從一個(gè)機(jī)器向另一機(jī)器轉(zhuǎn)移材料而言需要停機(jī)期。

因此，需要開發(fā)能克服上述技術(shù)困難的技術(shù)，并提供一種生產(chǎn)包封的磨料的更成本有效的解決方法。優(yōu)選地，當(dāng)與“盤旋轉(zhuǎn)”或“流化”方法一起組合使用時(shí)，這樣的技術(shù)提供優(yōu)勢。

通過引用將申請(qǐng)人的南非專利申請(qǐng)No.2007/06077(于2007年7月23日提交)和要求其優(yōu)先權(quán)的所有申請(qǐng)的內(nèi)容并入本文。

發(fā)明概述

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種形成包含超硬(超級(jí)硬)芯材的丸粒的方法，該芯材涂覆有包封材料，所述方法包括與轉(zhuǎn)盤和/或流化床設(shè)備依次結(jié)合的利用帶鏟轉(zhuǎn)筒的步驟。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，該方法包括：

-提供超硬材料源，

-提供包含合適的粘結(jié)劑、溶劑或流體介質(zhì)及期望的涂覆或包封層的混合物，

-在帶鏟轉(zhuǎn)筒中組合超硬材料和混合物，該帶鏟轉(zhuǎn)筒包含包括轉(zhuǎn)子的容器，該容器適于接收氣體流，

-以使得超硬材料被混合物包封的適當(dāng)速率旋轉(zhuǎn)該轉(zhuǎn)子以便形成丸粒，

-將所述丸粒引入到旋轉(zhuǎn)容器中，

-使丸粒與包封材料接觸以便形成比引入到旋轉(zhuǎn)容器內(nèi)的丸粒質(zhì)量更大的丸粒。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)容器是盤或滾筒。

DE19750042、US6449869和US6354728中描述了帶鏟轉(zhuǎn)筒設(shè)備，通過引用其內(nèi)容而并入本文。