[發明專利]通過使用共振聲混合器制造硬質合金或金屬陶瓷粉末的方法

有效

• 申請號: 201280051186.2
• 申請日: 2012-10-17
• 公開（公告）號: CN103890204B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 卡爾-約翰斯·瑪德魯德;湯米·弗呂加勒;邁克爾·卡蓬特;簡·史密斯
• 申請（專利權）人: 山特維克知識產權股份有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 郭國清;穆德駿

技術領域

本發明涉及一種制造硬質合金或金屬陶瓷體的方法，其中通過使用聲學混合器對粉末成分進行非研磨混合操作。

背景技術

通常，通過如下方式制造硬質合金和金屬陶瓷粉末，該硬質合金和金屬陶瓷粉末用于制造例如采礦應用等中的金屬加工用切削工具、磨損件的燒結體：首先通過在球磨機（ball?mill）或研磨機（attritor?mill）中將粉末成分連同粘結劑金屬粉末、有機粘結劑（例如聚乙二醇）和研磨液一起研磨幾小時以形成漿料。然后通常對漿料進行噴霧干燥操作以形成成粒的硬質合金或金屬陶瓷粉末，其可用以壓制生坯部件，然后對其進行燒結。

研磨操作的主要目的在于獲得良好的粘結相分布和在硬質成分顆粒和粘結相粉末之間的良好潤濕性，和在一些情況下的解聚WC晶體。良好的粘結相分布和良好的潤濕性對于獲得高質量硬質合金和金屬陶瓷材料是必需的。如果相分布或潤濕性差，那么將在最終燒結體中形成孔和裂縫，這對材料是有害的。然而，這些類型的材料極難獲得良好的粘結相分布和潤濕性，并且獲得良好的粘結相分布和潤濕性需要輸入高能量，即相當長的研磨時間，取決于所用磨機的類型和/或制造等級，通常為10-40小時。為了獲得粗粒度等級，研磨時間相對短，以最小化WC晶體分解，同時試圖確保良好的粘結劑分布。

球磨機和研磨機都能使粉末成分、粘結劑金屬粉末和有機粘結劑良好、均勻地混合。這些工藝提供能克服靜摩擦和粘結力的大的能量輸入，這是獲得良好的粘結相分布和良好的潤濕性所需要的。然而，這些磨機將對粉末進行研磨操作。因此，所述粉末即硬質成分粉末和粘結劑金屬粉末都將被部分研磨以形成細粒級。這種細粒級可能在后續燒結期間導致不受控制的顆粒生長。因此，研磨可能會破壞窄尺寸的原料。

因為研磨步驟會產生細粒級，其有助于在燒結期間不受控制的顆粒生長，所以難以制造充分受控制的窄粒度微觀結構。

已經進行幾種嘗試以解決這個問題。一種設計為獲得包含粘結相分布良好的粗粒WC的粉末的方法在于，將鹽例如乙酸鈷沉積到WC粒子上，然后使經過涂布的WC顆粒經受高溫，因此將乙酸鈷還原成鈷。通過在研磨之前實施這種操作，可在減少的研磨時間下獲得良好的鈷分布。這些類型的工藝是相當復雜和耗時的。EP752921B1中描述了這種類型的工藝的一個實例。此類方法是相當復雜和昂貴的，并且實際上仍需要研磨步驟。

還已經試驗了其它類型的非研磨混合方法，目的在于避免研磨粉末并因此維持原料的性質，例如粒度。

EP1900421A1公開一種如下的工藝，其中在包括轉子、分散裝置和漿料循環部件的混合器中均化漿料。該分散裝置含有活動部件。

用于硬質合金的常規制造的WC粉末的特征在于相當聚結并且具有不同的顆粒形狀和范圍。WC粉末的不均勻性由通過還原制造的W粉末的異質性導致，并且這可在后續的滲碳階段期間變得甚至更加混雜。此外，在燒結期間，任何WC聚結物都可以形成較大的燒結碳化物顆粒并且含有增大頻率的σ2邊界，即碳化物顆粒在一起而無鈷層。

通常通過在高溫下滲碳并且在W金屬已經解聚之后制造具有有角形態或球形形態的單晶WC原料。

具有有角形態或球形形態和窄分布的單晶WC原料常用于需要優越韌性:硬度關系的應用中，例如采礦應用中。在這些應用中，盡可能保持窄粒度分布和形態是重要的。

為了最小化研磨時間，已經將研磨步驟與其它方法組合以獲得WC和鈷之間的良好混合。

發明內容

本發明的一個目的在于，在沒有研磨下獲得均勻粉末共混物，以形成硬質合金或金屬陶瓷體。

本發明的另一目的在于獲得如下的粉末共混物，其中可維持原料的粒度分布，同時仍獲得均勻的粉末共混物。

本發明的另一目的在于，使用不含有任何活動部件并且受到最少量磨損的混合工藝獲得粉末共混物。

本發明的另一目的在于提供一種如下的方法，該方法可維持燒結材料中的粒度、分布和形態，同時仍實現良好的混合。

附圖說明

圖1示出比較來自實施例5和7的發明4和對比4的粒度分布。

圖2示出柱狀圖，其示出比較來自實施例5和6的發明5和對比3的粒度分布。

圖3示出來自實施例5的發明4的LOM顯微照片。

圖4示出來自實施例7的對比4的LOM顯微照片。

發明詳述