[发明专利]钴金属附聚物及其生产方法和用途

说明书

本发明涉及由花生形基本颗粒组成的钴金属附聚物，其生产方法及其用途。

研成细粉的钴金属在硬质金属刀具和基于各种硬质材料的切削刀具的生产中主要用作粘结剂，硬质材料的例子如WC、金刚石、SiC和CBN。例如，用于生产金钢石刀具的钴金属必须满足特殊的要求。首先，这些要求中包括应当避免有诸如Al、Ca、Mg、S和Si这类杂质，因为这些元素容易与钴金属粉末中的剩余氧形成稳定的氧化物，从而在这些刀刃段中造成不希望有的孔隙。

尤其是当生产带人造金刚石刀刃段时，还必须只采用具有非常活性的烧结性能的钴金属粉末，因为在这种情况中要求最小的密度为8.5g/cm³。这些密度在烧结温度范围低到＜900℃下应能达到，因为在更高的温度下，金刚石可以转化成石墨。如果钴金属的烧结活性不充分，就达不到足够的硬度。在环状钻头或切削刀具所承受的极限应力作用下，碎石粉的研磨作用导致金刚石或其它硬质材料深度磨损和不希望有的分离，从而失去切削性能。

根据现有技术，一方面，据公开于DE-A 4343594中的内容，钴金属是以含有氢还原粉末的雾化钴金属粉末混合物的形式加以使用的，而另一方面，钴金属又作为超细和特细等级的钴金属粉末加以使用。

超细粉末和特细粉末的区别在于超细粉末的FSSS值＜1.0μm，而特细粉末的FSSS值为1.2～1.4μm。

上述钴金属粉末具有的小粒径和大的总表面积促进了对大气中的氧和水分的吸收，从而常常导致粉末的流动性下降。

因此，本发明的目的是要提供一种不会呈现上述缺点的烧结活性钴金属，而且确能使生产的刀刃段具有增高了的密度和硬度。

现已证明，提供具有这些要求的特性的钴金属粉末是可能的。

这些就是由花生形基本颗粒组成的钴金属附聚物，其特征在于基本颗粒具有的平均粒径在0.1～0.7μm范围内。这些钴附聚物是本发明的主题。优选使它们呈球状二次结构，此时，附聚物的平均直径为3～50μm，优选5～20μm。借助于它们的球状二次结构，它们显示出良好的流动特性。

不规则的细长基本颗粒优选具有平均颗粒长度为0.5-1μm，通常其直径＜0.5μm。

按照实例3生产的本发明的钴金属粉末附聚物在5000和15000倍放大率下的扫描电子显微图表示在图3上。

按照本发明获得的钴金属附聚物的比表面积(按DIN66131采用氮单点法确定)优选为2～6m²/g。这些基本颗粒的表面积和小粒径决定着按照本发明获得的钴金属附聚物有增高了的烧结活性，利用这些附聚物可以在温度低至700℃下生产出具有密度为8.5g/m³的烧结制品。

图2和表2表明了以烧结温度为函数，利用按实例3生产出的本发明的钴金属粉末附聚物制造的烧结制品的各种密度，并与利用市场上买得到的超细和特细的钴金属粉末生产的烧结制品的密度作了对比。

经在温度仅达620℃下热压制成的刀刃段，其硬度值可达到110HR_B。这些硬度值是在迄今所达到的最高值中。关于现有技术的钴金属粉末，为了使HR_B值达到110，要求烧结温度近似780℃。图1和表1表明了以烧结温度为函数利用本发明的钴金属粉末附聚物制造的烧结制品的硬度值，并与利用市场上买得到的超细和特细钴金属粉末制造的烧结制品的硬度作了对比。可以清楚地看到，利用本发明的钴金属粉末，在温度低到620℃下就能得到增高了的硬度值，而且这硬度值在直至900℃的整个温度范围内保持常数。这就给烧结复合硬质材料和钻削工具的制造商提供了极大的生产活动余地，而无需担心由于钴粘结剂的不同的硬度值造成的任何质量不稳定。

本发明还提供一种生产与本发明相应的钴金属附聚物的方法。