[发明专利]一种金属陶瓷球粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及金属陶瓷球粒的半成品制备方法。

背景技术

金属陶瓷是指一种由金属或合金与一种或多种陶瓷相组成的非均质的复合材料，其中后者约占15%～85%体积分数，同时在制备的温度下，金属和陶瓷相之问的溶解度相当小。

WC-Co基金属陶瓷作为研究最早的金属陶瓷，由于具有很高的硬度(HRC 80~92)，极高的抗压强度6000MPa ，已经应用于许多领域。但是由于W和Co资源短缺，促使了无钨金属陶瓷的研制与开发，迄今已历经三代：第一代是“二战”期间，德国以Ni粘结TiC生产金属陶瓷；第二代是20世纪60年代美国福特汽车公司添加Mo到Ni粘结相中改善TiC和其他碳化物的润湿性，从而提高材料的韧性；第三代金属陶瓷则将氮化物引入合金的硬质相，改单一相为复合相。又通过添加Co相和其他元素改善了粘结相。金属陶瓷研制的另一个新方向是硼化物基金属陶瓷。由于硼化物陶瓷具有很高的硬度、熔点和优良的导电性，耐腐蚀性，从而使硼化物基金属陶瓷成为最有发展前途的金属陶瓷。

WC-Co基金属陶瓷球粒是表面材料及表面技术的一种重要的高硬度材料，通过采用堆焊等方式与基体材料结合，满足耐磨耐腐蚀等功能要求，延长设备及工件的使用寿命。目前常见的硬质合金是指由碳化钨（WC）和钴（Co）两种主要组分组成，最高硬度可以达到1700HV（100g载荷），在高硬度的同时，还具有良好的耐磨耐腐蚀性能。

目前WC-Co基金属陶瓷球粒的制备技术及工艺主要是通过制粒、压制、烧结和精整等步骤制备而成。其中制粒多采用糖衣机制粒，可以通过不断加入掺胶粉料来调整陶瓷球的粒度。

采用糖衣机制粒，半成品粒子粒度范围分布广，表面较粗糙，成型率低，制粒时间长。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种金属陶瓷球粒的制备方法，可以有效提升陶瓷球粒的光滑度，减小分布范围。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为，一种金属陶瓷球粒的制备方法，采用挤出方式制备金属陶瓷条，将金属陶瓷条采用离心滚圆的方式切割制粒。

进一步地，金属陶瓷球粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）将金属陶瓷粉末与成型剂按照4～12:1的比例混合均匀；

（2）将步骤（1）中混合均匀地物料放入挤出机中，得到条状物料；

（3）将步骤（2）中条状物料放入离心滚圆机中，切割滚圆，得到形貌粒度符合要求的掺胶金属陶瓷粒子。

进一步地，步骤（1）中所述的金属陶瓷粉末为包含金属碳化物和粘结金属的陶瓷粉末。

进一步地，所述的成型剂为浓度10～15wt%的SD系列成型剂、石蜡基成型剂、PEG类成型剂中的一种或多种组合。

进一步地，步骤（2）中所述放入挤出机中物料干湿度适宜，保证粉末与成型剂充分浸润，且成型剂溶剂自然挥发10～30%，达到握紧成团且手搓松散的程度。

进一步地，步骤（2）中所述的挤出机设置有孔径为0.5～2.0mm的挡板。

进一步地，步骤（3）所述的切割滚圆时间为30～300s。

本发明还进一步要求保护采用上述方法制备而成的金属陶瓷球粒。

本发明的有益效果如下：

1. 传统糖衣机制粒方式得到的粒子粒度范围分布广，经筛分后得到所需粒度范围的粒子所占比例较低，导致生产效率低；采用本发明方式制备金属陶瓷球粒所得到的粒子粒径与挤出时挡板孔径接近，粒度分布更集中，筛分后得到所需粒度范围的粒子所占比例高，很大程度上提高生产效率；本发明方式很大程度的提高了金属陶瓷球粒的生产效率和一次成型率；

2. 传统糖衣机制粒方式采用添加掺胶粉料的方式来促使粒子长大，导致粒子表面粘结粉料过程中不平整；采用本发明方式制备金属陶瓷球粒在挤出过程中条状物料已经比较致密，通过孔板后表面光滑，在切割滚圆过程中由于高速旋转带来的高离心力和粒子之间相互挤压摩擦，使表面更加光滑；本发明方式很大程度的提高了金属陶瓷球粒的表面状态；

3. 传统糖衣机制粒方式采用添加掺胶粉料的方式来促使粒子长大，在粒子长大过程中通过不断加入掺胶粉来调整粒子粒度，导致单个制粒过程需要很长时间；采用本发明方式制备金属陶瓷球粒直接通过挤出孔板控制粒子粒度，整个切割制粒过程只需要30～300s；本发明方式很大程度的缩短了金属陶瓷球粒的生产周期。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。

实施例1：碳化钨-钴基金属陶瓷球粒（碳化钨为硬质颗粒，钴为粘结金属）的制粒方法，包括以下步骤：