[發明專利]一種硬質合金燒結防粘涂料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011301501.5
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112552776A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 陳國生
• 申請（專利權）人: 株洲潤昌新材料股份有限公司
• 主分類號: C09D161/14
• 分類號: C09D161/14;C09D7/61
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 周孝湖

本發明提供了一種硬質合金燒結防粘涂料及其制備方法和應用，該防粘涂料由固體隔離粉體和液體粘接劑混合形成，固體隔離粉體按重量份計包括：氧化鋯22～40份、氧化鈰5～8份、氧化鎂3～6份、鱗片石墨13～26份、細炭黑14～27份；液體粘接劑按重量份計包括：水溶性改性酚醛樹脂80～120份、增稠劑1.0～3.0份、分散劑3～6份、活性劑4～8份、固化劑1～5份、消泡劑0.5?1.0份以及稀釋劑80～120份；固體隔離粉體和液體粘接劑的質量比為1：(2.0～3.0)。該涂料涂刷后粘接強度及硬度大，擺放合金制品和運輸、裝爐過程中涂料不易脫落掉塊；燒結后涂料仍保持較高硬度和粘接強度，不出現合金滲碳。

技術領域

本發明涉及金屬陶瓷、硬質合金制造技術領域，具體而言，涉及一種硬質合金燒結防粘涂料及其制備方法和應用。

背景技術

燒結是硬質合金生產中重要的工序之一，石墨舟或石墨板上面的防粘涂料是影響硬質合金制品質量的重要因素。目前，國內主要有以下幾種常用的硬質合金燒結防粘涂料。

1：等離子噴涂氧化鋯及稀土穩定劑涂料

在燒結數控刀片、超細晶粒硬質合金擠壓棒材和多組元成分的合金材料時，燒結時需要在真空-壓力爐內保持穩定的氣氛環境，減少涂料層對硬質合金制品質量的干擾，及金屬氧化物如氧化鋁對合金表面擴散，一般采用等離子噴涂法制備燒結防粘涂料。

此種方法制備的涂料的優點是：噴涂層沒有PEG、吐溫、纖維素等有機物，以及炭黑、鱗片石墨在燒結過程中排除了炭、鋁、硫氣氛對硬質合金的干擾。燒結制品的性能不僅穩定，而且性能保持在較高水平。氧化鋯的熔點是2800℃，高溫性能非常穩定，我們在對燒結后硬質合金表面的能譜分析中，合金表面沒有檢測出氧化鋯的成分。

其缺點是：加工成本高，每平米需4000～6000元，一般硬質合金廠家無法承受熱噴涂的高昂的費用。另外，在燒結高鈷硬質合金及單重較大的合金制品時，由于液相鈷的析出，把硬質合金與石墨板的接觸面粘接在一起，使得氧化鋯涂層被破壞，嚴重降低了氧化鋯涂層的使用壽命。采用熱噴涂氧化鋯制造的涂料板，燒結出爐后，需要將合金制品一件件分別取下，耗時，費工，此方法不適合一般硬質合金制品的燒結。

2：粘接劑采用PEG、吐溫、去離子水，固體隔離層采用氧化鋁、細炭黑、粗炭黑的涂料

國內大多數硬質合金廠家都一直采用此種防粘涂料，但由于這種防粘涂料中的粘接劑PEG和吐溫的粘度低，為了提高防粘涂料的粘度強度，不得不添加大量的PEG和吐溫，提高了爐內的污染氣氛，影響了合金的質量。

這類防粘涂料在燒結前，在擺放合金制品和運輸中，或在裝爐中，涂料容易脫落；燒結后，防粘涂料舒松，涂料與合金很容易混合在一起，給合金制品清理與光飾造成麻煩。燒結高鈷合金時涂料層需刷涂2次，或增加防粘紙；在燒結過程中過量的有機物的揮發，污染了爐內氣氛，影響了合金制品的穩定性和合金質量。在燒結較大合金制品或高鈷合金時，容易和石墨板接觸，造成制品滲碳。該涂料液體粘度低，懸浮固體隔離層的能力差，涂料中固體粉料分布不均勻，涂料層涂刷不均勻，并且涂料存放時間短，容易變干成塊狀。

3：粘接劑采用水溶性纖維素、PEG、吐溫、去離子水，固體隔離層采用氧化鋁、細炭黑、粗炭黑的涂料

該種防粘涂料由于纖維素的粘度高于PEG，粘度的增加解決了涂料在燒結前，合金制品在擺放、運輸中涂料脫落的問題；燒結后，也減輕了涂料與合金制品混合的問題。但是，其缺點在于：(1)纖維素、PEG、吐溫均為有機物，在高溫燒結后涂料層的有機物全部揮發，涂料層的硬度，強度盡失，仍不理想；(2)大件合金制品和高鈷合金制品容易和石墨板接觸，合金發生滲碳；(3)對燒結后硬質合金表面進行了能譜分析，合金中含有20％～30％的鋁元素，其來源是固體隔離層中添加的氧化鋁所致；這是燒結高品質的數控刀片、棒材所絕對不能容許的。

發明內容