[发明专利]通过使用共振声混合器制造硬质合金或金属陶瓷粉末的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造硬质合金或金属陶瓷体的方法，其中通过使用声学混合器对粉末成分进行非研磨混合操作。

背景技术

通常，通过如下方式制造硬质合金和金属陶瓷粉末，该硬质合金和金属陶瓷粉末用于制造例如采矿应用等中的金属加工用切削工具、磨损件的烧结体：首先通过在球磨机（ball mill）或研磨机（attritor mill）中将粉末成分连同粘结剂金属粉末、有机粘结剂（例如聚乙二醇）和研磨液一起研磨几小时以形成浆料。然后通常对浆料进行喷雾干燥操作以形成成粒的硬质合金或金属陶瓷粉末，其可用以压制生坯部件，然后对其进行烧结。

研磨操作的主要目的在于获得良好的粘结相分布和在硬质成分颗粒和粘结相粉末之间的良好润湿性，和在一些情况下的解聚WC晶体。良好的粘结相分布和良好的润湿性对于获得高质量硬质合金和金属陶瓷材料是必需的。如果相分布或润湿性差，那么将在最终烧结体中形成孔和裂缝，这对材料是有害的。然而，这些类型的材料极难获得良好的粘结相分布和润湿性，并且获得良好的粘结相分布和润湿性需要输入高能量，即相当长的研磨时间，取决于所用磨机的类型和/或制造等级，通常为10-40小时。为了获得粗粒度等级，研磨时间相对短，以最小化WC晶体分解，同时试图确保良好的粘结剂分布。

球磨机和研磨机都能使粉末成分、粘结剂金属粉末和有机粘结剂良好、均匀地混合。这些工艺提供能克服静摩擦和粘结力的大的能量输入，这是获得良好的粘结相分布和良好的润湿性所需要的。然而，这些磨机将对粉末进行研磨操作。因此，所述粉末即硬质成分粉末和粘结剂金属粉末都将被部分研磨以形成细粒级。这种细粒级可能在后续烧结期间导致不受控制的颗粒生长。因此，研磨可能会破坏窄尺寸的原料。

因为研磨步骤会产生细粒级，其有助于在烧结期间不受控制的颗粒生长，所以难以制造充分受控制的窄粒度微观结构。

已经进行几种尝试以解决这个问题。一种设计为获得包含粘结相分布良好的粗粒WC的粉末的方法在于，将盐例如乙酸钴沉积到WC粒子上，然后使经过涂布的WC颗粒经受高温，因此将乙酸钴还原成钴。通过在研磨之前实施这种操作，可在减少的研磨时间下获得良好的钴分布。这些类型的工艺是相当复杂和耗时的。EP752921B1中描述了这种类型的工艺的一个实例。此类方法是相当复杂和昂贵的，并且实际上仍需要研磨步骤。

还已经试验了其它类型的非研磨混合方法，目的在于避免研磨粉末并因此维持原料的性质，例如粒度。

EP1900421A1公开一种如下的工艺，其中在包括转子、分散装置和浆料循环部件的混合器中均化浆料。该分散装置含有活动部件。

用于硬质合金的常规制造的WC粉末的特征在于相当聚结并且具有不同的颗粒形状和范围。WC粉末的不均匀性由通过还原制造的W粉末的异质性导致，并且这可在后续的渗碳阶段期间变得甚至更加混杂。此外，在烧结期间，任何WC聚结物都可以形成较大的烧结碳化物颗粒并且含有增大频率的σ2边界，即碳化物颗粒在一起而无钴层。

通常通过在高温下渗碳并且在W金属已经解聚之后制造具有有角形态或球形形态的单晶WC原料。

具有有角形态或球形形态和窄分布的单晶WC原料常用于需要优越韧性:硬度关系的应用中，例如采矿应用中。在这些应用中，尽可能保持窄粒度分布和形态是重要的。

为了最小化研磨时间，已经将研磨步骤与其它方法组合以获得WC和钴之间的良好混合。

发明内容

本发明的一个目的在于，在没有研磨下获得均匀粉末共混物，以形成硬质合金或金属陶瓷体。

本发明的另一目的在于获得如下的粉末共混物，其中可维持原料的粒度分布，同时仍获得均匀的粉末共混物。

本发明的另一目的在于，使用不含有任何活动部件并且受到最少量磨损的混合工艺获得粉末共混物。

本发明的另一目的在于提供一种如下的方法，该方法可维持烧结材料中的粒度、分布和形态，同时仍实现良好的混合。

附图说明

图1示出比较来自实施例5和7的发明4和对比4的粒度分布。

图2示出柱状图，其示出比较来自实施例5和6的发明5和对比3的粒度分布。

图3示出来自实施例5的发明4的LOM显微照片。

图4示出来自实施例7的对比4的LOM显微照片。

发明详述