[发明专利]一种代钴预合金粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金领域，具体涉及一种金刚石工具用代钴预合金粉末的制备方法。

背景技术

胎体材料尤其是金属胎体材料是金刚石工具行业不可或缺的组成部分。20世纪90年代，比利时优美科公司首先提出预合金粉末概念，预合金粉末越来越广泛应用到制造金刚石工具。目前，预合金粉末的制备方法一般说来有雾化法、机械法、化学还原法、电解法、化学沉淀法等。

雾化法是将各合金粉末材料通过中频感应炉熔炼，通过雾化器喷嘴喷射出的气体或水等介质将熔融状的合金流粉碎而制备，雾化法的优点是生产成本低，易量产，但制备出的粉末由于呈实心球状，压制性能较差。机械法是靠压碎、击碎或磨削等作用，使块状金属或合金，机械粉碎成粉末。机械法制出的粉末颗粒细而均匀，但应用有局限，主要用来制备脆性金属或合金。化学沉淀法是将一种或多种金属盐类沉淀后经煅烧、还原制备的预合金粉末，此法生产的预合金粉末颗粒超细成分均匀，但成本高，产品价格贵。电解法生产的预合金粉的特点是纯度高，颗粒呈树枝状或蜂窝状，成本一般来说比化学还原法和雾化法都要高，较化学沉淀法低。

随着金刚石工具行业的不断发展，人们对于金刚石工具的使用性能和寿命提出了更高要求，同时还需要满足顾客对于价格的需求。高端金刚石工具多使用Co粉，其一般采用沉淀法制备，所需价格较高，对于一般客户难以接受。所以寻找具有Co粉优异的锯切性能，而价格低廉的产品成为必需。

松比作为衡量粉末性能的一个重要参数，松比的大小对于成形性、流动性和烧结性能等有重要影响。但一般雾化法粉末所制备的预合金粉末，松比一般都在3.3g.cm^-3以上。而一般电解预合金粉末，其松比也在2.7g.cm^-3以上。通过沉淀法制备的预合金粉末松比虽然比较低，但成本较高，对环境也产生一定影响。

因此，制备出低松比，与钴粉类似性能的代钴预合金粉末，对于高品质金刚石工具发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是制备出松比较低，与Co性能相近的代钴预合金粉末，降低金刚石工具产品的生产成本。

本发明的技术方案为：一种代钴预合金粉末的制备方法，原料采用电解法制得的铁镍钴预合金粉，该方法包括：

    氧化处理的步骤，温度为400℃~500℃，在氧化性气氛下进行；及之后的

    还原处理的步骤，温度为700~850℃，在还原性气氛下进行。

优选氧化处理时间为3~4h，还原处理时间为8~18分钟。

优选氧化处理采用电阻炉，还原处理使用推杆炉。

优选氧化处理气氛为空气或氧气，还原处理气氛为纯氢气或氢氮混合气体。

在氧化处理前将原料进行第一次粉磨处理，在氧化处理和还原处理之间进行第二次粉磨处理，在还原处理后进行第三次粉磨处理。在第三次粉磨处理后进行过200目或400目筛。

优选第一次粉磨处理粉磨时间为0.8~2h，第二次粉磨处理粉磨时间为0.3~1.5h，第三次粉磨处理时间为0.6~3h。

本发明方法最后制成的代钴预合金粉末主要成分为铁、镍、钴，化学组成为Fe: 70~80%。Ni: 16~28%，Co: 1~4%，氧含量为0.4~0.6%，松比为1.9~2.2g/m³。

本发明利用现有电解法制得的铁镍钴预合金粉，通过氧化形成金属氧化物，来提高表面粗糙度和疏松度，增大表面积，降低松比；利用还原来降低氧含量，提高粉末纯度；利用粉磨来控制粒度以及松比。本发明所制备的粉末松比较低，有利于成型，成型性好。此外，粉末形状不规则，表面积较大，粉末烧结活性较高，烧结温度低，烧结驱动力较大，有利于粉末的烧结。

Fe、Ni原子序数分别为26、28，而Co元素原子序数为27，三种元素的性能较为接近，所以利用两边序数的Fe、Ni和中间序数Co形成预合金粉来达到与纯Co粉接近的性能。并且，由于本发明预合金粉末表面不均匀，粉末表面积增加，粉末装密度降低，使性能接近沉淀法制备的Co粉。本发明已实现产业化，根据实际反馈的结果来看，将本产品部分或全部替代Co来使用，制备的金刚石工具，锋利度接近Co，锯切性能优异，而寿命大于Co。

附图说明

图1为实施例一所得预合金粉末的微观形貌图；

图2为实施例二所得预合金粉末的烧结硬度曲线；

图3为实施例二所得预合金粉末的烧结强度曲线；

图4为实施例二所得预合金粉末的烧结密度曲线。

具体实施方式