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1、第20卷第3期硬质合金2003年9月Vol.20No.3CEMENTEDCARBIDESep.2003材料科学①超细硬质合金混合料的制备与制粒技术1②21张立SchubertW.D.黄伯云(1.中南大学粉末冶金国家重点实验室,湖南长沙,410083)(2.InstituteofChemicalTechnologiesandAnalytics,ViennaUniversityofTechnology,Getreidemarkt9/164-CT,A-1060Vienna,Austria)摘要超细硬质
2、合金因为具有较好的综合性能,其应用领域正在不断扩大,因此超细硬质合金的研究是当前硬质合金研究领域的一大热点。原料、工艺与设备是超细硬质合金制备过程中的三个关键点,如果没有较好地解决超细硬质合金制备过程中的工艺问题,即使采用最先进的设备也无法生产出性能优异的合金。本文介绍了作者新近开发的超细硬质合金混合料的制备与制粒技术,采用这种技术可以制备平均粒度小于0.3mm的球形料粒,而且成球率大于90%,因而较好地解决了超细硬质合金混合料的模压成形问题。关键词超细硬质合金湿磨介质制粒技术模压成形生产工艺是
3、混合料的制备、制粒以及成形技术问题。如果没1前言有较好地解决超细硬质合金制备过程中的工艺问题,即使采用最先进的设备也无法生产出性能优异[2,3]近十年来,国际上在硬质合金超细原料与超细的合金。事实上,混合料的制备、制粒与制粒料[1～3]硬质合金的研究方面取得了令人瞩目的进展。的成形性能三者之间是密切相关的。本文将对作者目前,一些世界著名的硬质合金生产企业,像Sand-新近开发的超细硬质合金混合料的制备与制粒技术[4][5]vikAB,KonradFriedrichsKG,WidiaValenit
4、e进行介绍。[2,3]GmbH,KennametalInc.,MitsubishiMaterialsCorporation,SumitomoElectricCarbideInc.,Toshi-2研究思路与知识背景baTungaloyCo.Ltd等,已能以工业规模生产合金晶粒度为0.2μm左右的纳米硬质合金(按照1999[4]年Sandvik公司公布的硬质合金分类标准,合金超细颗粒在液体介质中的分散包括以下3个过[6]晶粒度在0.1μm～0.3μm的硬质合金属于纳米硬程:(a)超细颗粒在液体介质中
5、的润湿;(b)团聚体质合金)。2000年,亚微、超细、纳米硬质合金的世在机械力的作用下被分散成独立的原生粒子或较小界总产量达11500～12500吨,占硬质合金世界总产的团聚体;(c)将一次颗粒或较小的团聚体稳定,阻[2,3]量的大约40%。然而,我国在超细硬质合金的止再次发生团聚。生产技术方面与世界著名的硬质合金公司相比尚存超细颗粒因具有巨大的表面积和较高的表面在较大差距。能,产生团聚的倾向是很大的。因此,在超细硬质合要获得组织结构均匀,具有较好综合性能的超金的湿磨过程中,若不采取适当的措施阻
6、止原生粒细硬质合金,第一个要解决的问题是原料问题,其次子(一次颗粒)的再次团聚,混合料的破碎与混合效①国家留学基金委资助。②作者简介:张立,女(1965-),高级工程师,博士研究生,主要从事难熔金属与硬质合金的研究。·130·硬质合金第20卷率将大受影响。使原生粒子或较小的团聚体在悬浮引起足够地重视。液中稳定的手段主要有:[7](1)离子稳定3实验过程在液体中加入某些电解质,这些电解质电解后产生的离子对原生粒子产生选择性吸附,使粒子带选择WC-20Co-1Y2O3硬质合金作为研究对正电荷或负电荷
7、。两个带有同种电荷的粒子在布朗象,其选择原因,本文作者在《热压固结与传统液相运动过程中会产生排斥作用,阻止凝聚发生。烧结对WC-20Co-1Y2O3硬质合金组织结构与性[8](2)表面活性剂稳定能的影响》(待发表)一文中已作详细介绍。表面活性剂在粒子外围形成一薄壳层,这一薄3.1WC粉壳层增大了两粒子之间的距离,减少了范德华引力WC粉由奥地利的WolframBergbau-u.Hǜtten-的相互作用,从而使分散体系得以稳定。在实践过GmbH提供。费氏粒度FSSS为0.51μm,总碳为程中,通过
8、选择适当的表面活性剂,使粒子在悬浮液6.09%,其扫描电镜形貌见图1。中稳定常常非常有效。3.2Co粉[9](3)高分子稳定Co粉由德国的H.C.StarckGmbH提供。费氏3高分子能够在粒子表面形成一吸附层,减少范粒度FSSS为0.93μm,Scott密度为14.3g/inch,其德华力的作用,同时,这种高分子聚合物在粒子表面扫描电镜形貌见图2。吸附还会产生一种新的排斥力-空间位阻斥力。吸3.3Y2O3粉附了高分子的粒子在相互接近时会产生两种情况:Y2O3粉由德国的H.C.StarckGmb
