一种制造硬质合金或金属陶瓷体的新方法技术

一种硬质合金和/或金属陶瓷的制造方法，其包括以下步骤：a)提供包含金属的碳化物和粘合剂金属以及可选的金属的氮化物的粉末；b)在真空中对粉末组合物进行混合；c)将至少一种有机粘合剂添加至所述粉末组合物中；d)在真空中使所述至少一种有机粘合剂与所述粉末组合物混合，并且将温度升至预定温度并使该温度保持一段预定的时间直至所述有机粘合剂熔化；e)对步骤d)中得到的混合物进行成形和烧结处理；其中，在步骤a)中将一种或多种分散剂添加至所述粉末组合物中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种制造硬质合金(cementedcarbide)或金属陶瓷的新方法，其中，硬质合金和/或金属陶瓷具有均匀性改善的微结构。
技术介绍
硬质合金或金属陶瓷因其具有良好的磨损性质而常被用于旋转工具中。为了实现最佳的性质，需要微结构含有尽可能少的增大的硬质金属晶粒的簇、尽可能少的粘合剂聚集区(binderlake)、以及尽可能小的孔隙率。EP1724363A1公开了粉末混合物的湿研磨以及压缩剂和喷雾干燥，所述粉末混合物含有基于Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo和/或W的碳化物的硬质成分粉末和大于15重量％的Co和/或Ni的粘合剂相粉末。在研磨之前，将0.05～0.50重量％的例如三乙醇胺、氢氧化物或酸的复合成形和/或pH升高/降低添加剂、以及0.01～0.10重量％的增稠剂添加至粉末混合物中。US5922978A公开了一种可压缩粉末，其通过以下方法形成：在基本上无氧的水中对第一粉末和额外组分进行混合，并且对该混合物进行干燥以形成可压缩粉末，所述第一粉末选自过渡金属的碳化物和过渡金属，所述额外组分选自第二粉末和有机粘合剂以及它们的组合，所述第二粉末包含过渡金属的碳化物、过渡金属或它们的混合物，且所述第二粉末与所述第一粉末在化学上不同。然后，可将该可压缩粉末成形为成形组件，随后致密化成致密化的组件，可添加例如硬质(cemented)碳化钨和三乙醇胺作为腐蚀抑制剂。US6878182B2公开了一种基于乙醇-水的浆料，其含有金属的碳化物和金属原料、以及硬脂酸和低浓度的聚乙烯亚胺(PEI)。PEI的浓度为原料重量的0.01～1重量％。EP1153652A1公开了一种利用适合制造硬质合金的额外成分，使WC和Co与水、乙醇或乙醇与水的混合物、以及基于聚乙烯亚胺的分散剂进行混合的方法，以实现适合喷雾干燥的充分分散的悬浊液。该方法的特征在于，向浆料中加入0.1～10重量％、优选0.1～1重量％的基于聚乙烯亚胺的聚合电解质作为分散剂。所有上述公开中都向浆料的湿混合物中添加了例如三乙醇胺和/或聚乙烯亚胺的分散剂。这些方法的问题在于，不同成分的混合会不充分，因而所得到的产品在烧结时不具有所需的均匀的微结构，因此不是能够得到所需性质的方案。本专利技术会解决或至少减少上述问题。CN101892409公开了一种硬质合金的制造方法，在该方法中，将有机粘合剂、PEG添加至包含金属的碳化物和粘合剂金属的粉末中。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，描述了一种硬质合金和/或金属陶瓷的制造方法，其包括：a)提供包含金属的碳化物和粘合剂金属以及可选的金属的氮化物的粉末；b)在真空中对粉末组合物进行混合；c)将至少一种有机粘合剂添加至所述粉末组合物中；d)在真空中使所述至少一种有机粘合剂与所述粉末组合物混合，并且将温度升至预定温度并使温度保持一段预定的时间直至所述有机粘合剂熔化；e)对步骤d)中得到的混合物进行成形和烧结处理；其中，在步骤a)中将一种或多种分散剂添加至所述粉末组合物中。因此，在第一个步骤中，将至少一种分散剂添加至干燥的粉末混合物中。在本专利技术的另一个方面中，按照上文或下文所定义的方法得到了一种硬质合金或金属陶瓷体，其中，硬质合金或金属陶瓷的微结构不含直径大于平均硬质金属粒径的5倍的硬质金属晶粒的簇。在另一个方面中，按照如上文或下文所定义的方法得到了硬质合金或金属陶瓷体，其中硬质合金或金属陶瓷体用于旋转切割器或任何其它的磨损应用。上文或下文所描述的方法将提供一种具有所需的均匀性的粉末混合物，进而将形成一种更均匀微结构且从而具有例如增加的拉伸强度、增加的硬度、增加的断裂韧性和/或增加的耐磨损性的改善性质的产品(硬质合金和/或金属陶瓷)。从而当硬质合金和/或金属陶瓷被用于旋转切割器或磨损应用时，这将使性能改善。附图的简要说明图1：公开了显示测试1的硬质合金的微结构的光学显微照片，显示了硬质金属簇的一个例子。图2：公开了显示测试1的硬质合金的微结构的光学显微照片，显示了粘合剂聚集区的一个例子。图3：公开了显示测试3的硬质合金的微结构的光学显微照片。图4：公开了显示测试8的硬质合金的微结构的光学显微照片。所有的光学显微照片都是在奥林巴斯(Olympus)PMG3-LSH-3倒置显微镜上拍摄的。详细描述根据本专利技术的第一个方面，提供了一种硬质合金和/或金属陶瓷的制造方法，其包括以下步骤：a)提供包含金属的碳化物和粘合剂金属以及可选的金属的氮化物的粉末；b)在真空中对粉末组合物进行混合；c)将至少一种有机粘合剂添加至所述粉末组合物中；d)在真空中使所述至少一种有机粘合剂与所述粉末组合物混合，并且将温度升至预定温度并使该温度保持一段预定的时间直至所述有机粘合剂熔化；e)对步骤d)中得到的混合物进行成形和烧结处理；其中，在步骤a)中将一种或多种分散剂添加至所述粉末组合物中。根据由上文或下文所定义的本方法，在步骤b)中可选地将一种或多种冷却剂添加至粉末组合物中。本专利技术的第一个方面的方法优选包括制造用于挤出的团块。在这种情况下，该方法优选包括将有机溶剂(单丙二醇(MPG)和/或油酸)添加至所得到的混合物中以在上述步骤e)中的烧结之前对混合物进行润滑。另外，根据本方法，所述一种或多种分散剂选自三乙醇胺(TEA)或聚乙烯亚胺(PEI)或它们的混合物。另外，根据由上文或下文所定义的本方法，步骤a)中提供的粉末包含金属的碳化物和粘合剂金属以及金属的氮化物。当将至少一种有机粘合剂添加至硬质合金或金属陶瓷的生产工艺中时，需要双步式混合工艺。这是因为如果在单个步骤中将金属的碳化物粉末、金属的氮化物粉末、粘合剂金属粉末和有机粘合剂混合在一起，则有机粘合剂会粘附于粘合剂金属粉末上，这会妨碍有效的混合，从而会提供具有不均匀的微结构的硬质合金或金属陶瓷。通过将一种或多种分散剂添加至粉末组合物中、由此保证该组合物在加入至少一种有机粘合剂之前经过充分的混合，来得到硬质合金或金属陶瓷的微结构的所需的均匀性。本专利技术提供了一种有效的方法，其用于当在第一混合步骤(步骤a)中加入一种或多种分散剂时能够得到具有均匀混合物的硬质合金和/或金属陶瓷，第一混合步骤中金属的碳化物、粘合剂金属和可选的金属的氮化物的粉末以干燥形式混合。因此，该混合步骤是含水量小于或等于5重量％(基于粉末组合物总量)的干燥混合步骤。该混合步骤被定义为干燥是因为未添加大量的水和/或乙醇和/或任意其它溶剂来形成湿浆料。该步骤中唯一添加的液体是在必要时作为冷却剂添加的少量液体。所述冷却剂选自水、乙醇和任何其它会在混合条件下快速蒸发的合适的溶剂。需要将第一混合步骤的温度保持在低于50℃以防止氧化。需要在第一混合步骤中尽可能地使粉末组合物保持干燥，从而使含水量小于或等于5重量％。不添加冷却剂直至温度开始升高至高于50℃，并且当温度开始升高时，所添加的冷却剂的量应当尽可能小，以使粉末混合物尽可能保持干燥，即具有小于或等于5重量％的含水量。在该步骤中添加一种或多种分散剂。在该步骤中添加一种或多种分散剂确保了金属的碳化物、粘合剂金属和可选的金属的氮化物的粉末能够在第二混合步骤中添加至少一种有机粘合剂之前得到混合充分。所述一种或多种分散剂选自三乙醇胺(TEA)、聚乙烯亚胺(PEI)或它们本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬质合金或金属陶瓷的制造方法，其包括以下步骤：a)提供包含金属的碳化物和粘合剂金属(以及可选的金属的氮化物)的粉末；b)在真空中对粉末组合物进行混合，(优选为干燥的混合)；c)将至少一种有机粘合剂添加至所述粉末组合物中；d)在真空中使所述至少一种有机粘合剂与所述粉末组合物混合，并且将温度升至预定温度并使温度保持一段预定的时间直至所述有机粘合剂熔化；e)可选地对步骤d)中得到的混合物进行成形和烧结处理；其中，在步骤a)中将一种或多种分散剂添加至所述粉末组合物中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.12 EP 14172142.31.一种硬质合金或金属陶瓷的制造方法，其包括以下步骤：a)提供包含金属的碳化物和粘合剂金属(以及可选的金属的氮化物)的粉末；b)在真空中对粉末组合物进行混合，(优选为干燥的混合)；c)将至少一种有机粘合剂添加至所述粉末组合物中；d)在真空中使所述至少一种有机粘合剂与所述粉末组合物混合，并且将温度升至预定温度并使温度保持一段预定的时间直至所述有机粘合剂熔化；e)可选地对步骤d)中得到的混合物进行成形和烧结处理；其中，在步骤a)中将一种或多种分散剂添加至所述粉末组合物中。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)中将一种或多种冷却剂添加至所述粉末组合物中，添加的量优选使所述混合保持干燥，并且优选不超过所需量，以使所述混合的温度足够低以避免氧化，通常低于约50度。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述硬质合金包含大于或等于70重量％的碳化钨和不超过或等于30重量％的至少一种其它金属的碳化物和/或金属的氮化物，所述金属的碳化物和/或金属的氮化物选自碳化钛、碳化钽、氮化钽、氮化钛、碳化铌、碳化钒、碳化钼、碳化铬以及它们的混合物。4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述金属陶瓷包含碳化钛、氮化钛、碳化钨、碳化钽、氮化钽、碳化铌、碳化钒、碳化钼、碳化铬或它们的混合物。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述粘合剂金属选自钴、钼、铁、铬或镍以及它们的混合物。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述混合是通过使用例如高速转子混合器的高速剪切混合器、或行星式混合器来进行的。7.如前述权利要求中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·M·罗尼登，C·汤普森，P·G·福勒，S·杰尔，
申请(专利权)人：德国古斯塔夫·爱立许机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE