[发明专利]一种适合高比重钨合金粉末喷雾制粒的成型剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及粉末冶金工艺，针对简单的成型剂无法实现喷雾制粒工艺的问题，提供一种适合高比重钨合金粉末喷雾制粒的成型剂，包括组分：聚乙烯醇、聚乙二醇、硬脂酸、丙二醇嵌段聚醚和聚羧酸钠，溶剂为蒸馏水。本发明还提供成型剂的制备方法和应用。本发明的成型剂在高比重钨合金喷雾制粒工艺中，粉料性能简单可控，粉末的流动性、松装比及压制性能优异。

技术领域

本发明涉及粉末冶金工艺，尤其是涉及一种适合高比重钨合金粉末喷雾制粒的成型剂及其制备方法和应用。

背景技术

高比重钨合金材料一般由钨及铁、钴、镍、铜等元素组成，一般使用粉末冶金的方法生产，粉末冶金工艺，在成型前需要对粉末进行造粒，造粒的好坏直接影响产品的成型，喷雾制粒工艺适合于大批量产品的造粒，其具有生产效率高、粉末流动性好、粉末批次稳定性好等特点，但喷雾制粒工艺对成型剂要求较高，成型剂不合适，严重影响喷雾制粒工艺及粉料稳定性，轻者影响成型产品质量，重者粉料全部报废。

目前国内高比重行业选用的成型剂基本分为两类：石蜡与橡胶，也有使用纤维素类成型剂，而关于前端的制粒工艺，目前大部分厂家选择使用传统的擦筛制粒，因为相对而言擦筛制粒设备投资成本低、技术门槛低，适合小规模多牌号生产，而另一方面也主要是考虑喷雾制粒技术不普及，技术难度大，而其中最关键的就是成型剂的选用，因为传统的制粒方式，成型剂组元简单，而喷雾制粒需要解决诸多问题，简单的2-3种组元无法实现喷雾制粒工艺。据此需要一种理想的解决方法。专利CN111421140A公开了一种提高硬质合金混合料喷雾粉粒子流动性的方法，使用脂肪酸二乙醇酰胺和油酸酰胺、石蜡，介质采用酒精，喷雾制粒后，松装密度3.9，流动性23s。而本发明通过配方改进，松装密度可达4.0以上，流动性可达到 14S以内，粉末性能更优。

发明内容

本发明为了克服简单的成型剂无法实现喷雾制粒工艺的问题，提供一种适合高比重钨合金粉末喷雾制粒的成型剂及其制备方法和应用，在配方中加入硬脂酸、丙二醇嵌段聚醚和聚羧酸钠，喷雾制粒后，松装密度可达4.0以上，流动性可达到14S以内，粉末性能更优。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种适合高比重钨合金粉末喷雾制粒的成型剂，包括组分：聚乙烯醇、聚乙二醇、硬脂酸、丙二醇嵌段聚醚和聚羧酸钠，溶剂为水。

聚乙烯醇(PVA)主要作用是帮助材料成型，改善石蜡成型剂成型性差的问题，但是聚乙烯醇在常温下硬度偏高，材料后续制粒难度增加，粉料太硬，压制烧结的产品外观也较差，因此，本发明加入一定量的聚乙二醇(PEG6000)，用于改善粉料的塑性，降低制粒后粉料的硬度。PVA与PEG不同比例的使用，使粉料在兼具成型性的同时提高了塑性变形的能力，降低成型压力。硬脂酸(SA)的作用主要是改善粉料的润滑性，使其在后续成型过程中不容易出现粘膜，同时SA也是一种成型剂，兼具成型剂的作用。丙二醇嵌段聚醚作为消泡剂使用，是本发明的关键试剂之一，喷雾制粒如果料浆不进行消泡处理，喷制的粉末流动性差、松装低，空心粉多，成型困难，而丙二醇嵌段聚醚能很好的消除PVA与PEG搅拌所产生的泡沫。聚羧酸钠作为分散剂，利于材料之间的充分混合，同时下降料浆的粘度，使喷雾过程更加流畅，喷制的粉料的稳定性明显提升。

作为优选，按重量份数计，成型剂中各组分含量为：聚乙烯醇45～65份，聚乙二醇15～35 份，硬脂酸2～8份，丙二醇嵌段聚醚2～8份，聚羧酸钠2～8份。作为进一步优选，成型剂配置成质量浓度为10-15％的成型剂水溶液，尤其是12％的质量浓度效果最佳。

本发明还提供一种上述成型剂的制备方法，包括以下步骤：将聚乙烯醇与聚乙二醇粉末倒入水中，待两种粉末全部溶于水后，再加入硬脂酸、丙二醇嵌段聚醚和聚羧酸钠搅拌溶解。

作为优选，聚乙烯醇与聚乙二醇粉末倒入水后，搅拌条件下加热至90～95℃，并保温 30～60分钟。