專利名稱：硬質(zhì)合金生產(chǎn)用高溫防粘涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防粘涂料，特別涉及一種防止石墨舟皿與產(chǎn)品之間高溫?cái)U(kuò)散粘接的高溫防粘涂料，本發(fā)明還涉及該高溫防粘涂料的制備方法。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)合金是用粉末冶金方法生產(chǎn)的，由難熔金屬化合物(WC、TiC、TaC、NbC等)和粘結(jié)金屬(&)、附、狗等)組成的，具有硬質(zhì)相+粘結(jié)相組織結(jié)構(gòu)特征的，具有最佳強(qiáng)度、硬度與韌性匹配性的工程復(fù)合材料。碳化鎢是硬質(zhì)合金的重要組員，硬質(zhì)合金的晶粒度主要取決于碳化鎢粉的粒度。采用費(fèi)氏粒度(FSSS) > 10. Oym的鎢粉為原料制備粗顆粒碳化鎢粉，碳化溫度通常> 180(TC。為了加快碳化過程，加鈷碳化是制備粗顆粒碳化鎢粉，尤其是FSSS > 20. Ομπι的超粗顆粒碳化鎢粉的常用工藝。高溫下由于鎢與碳化用石墨舟皿之間存在擴(kuò)散反應(yīng)，容易導(dǎo)致碳化鎢固結(jié)塊粘結(jié)在石墨舟皿上，從而導(dǎo)致碳化鎢固結(jié)塊取出時(shí)石墨舟皿的破損。碳化時(shí)微量鈷的加入會(huì)加劇這一問題的嚴(yán)重性。隨著碳化溫度的提高以及微量鈷的加入，傳統(tǒng)的防粘措施(如墊紙或碳化鎢篩上物)防粘效果會(huì)急劇降低。硬質(zhì)合金的燒結(jié)屬于典型的液相燒結(jié)，燒結(jié)溫度通常在1380°C 1520°C之間。隨鈷、鎳等金屬粘結(jié)劑含量的增加以及燒結(jié)溫度的增加，合金中的液相數(shù)量增加，硬質(zhì)合金中的鈷(鎳)、鎢與燒結(jié)用石墨舟皿之間擴(kuò)散反應(yīng)會(huì)加劇，從而導(dǎo)致硬質(zhì)合金制品粘結(jié)在石墨舟皿上，造成舟皿的破損以及產(chǎn)品的燒結(jié)變形與滲碳。關(guān)于鎢粉碳化防粘涂料已有文獻(xiàn)報(bào)道(張立，陳述.鎢粉碳化防粘涂料的研制.硬質(zhì)合金，1997，14 O) :96-98)，但文獻(xiàn)中僅報(bào)道了涂料中含氧化鎢，并未對(duì)涂料的關(guān)鍵組員，即防粘組員成分進(jìn)行介紹。關(guān)于硬質(zhì)合金燒結(jié)防粘涂料已有專利報(bào)道。陳列湘， 彭英健，唐穗良報(bào)道了 “一種用于硬質(zhì)合金生產(chǎn)的涂料”(CN 1207359C，2005-06-22)，其組成成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為高純冶金碳黑25 觀％，石墨磷片8 10 %，聚乙二醇3 5 %，土耳其紅油5 7%，吐溫3 5%，負(fù)離子水48 53%。陳明報(bào)道了“硬質(zhì)合金真空防粘涂料”(CN1005;35068C，2009-09-0 ，其組成成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為高純碳黑20 30%，聚乙二醇2 4%，消泡劑0. 5 2%，金屬氧化物(氧化鋯或氧化鋁或氧化硅或氧化鎂)0. 5 2 %，負(fù)離子水48 60 %，吐溫8010 15 %。魏鵬飛報(bào)道了 “一種用于高鈷硬質(zhì)合金產(chǎn)品燒結(jié)的涂料”(CN 101386055B，2005-06-22)，其組成成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為高純碳黑25 40%， 高純鈦白粉TW2 6 12%，聚乙二醇1 4%，甘油0.2 1.0%，正丁醇0.2 1.0%，離子水40 67%。鄭直，彭暉，鄭成霞報(bào)道了“高粘結(jié)相硬質(zhì)合金燒結(jié)用涂料”(CN 101928478A, 2010-12-19)，其組成成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為金屬氧化物粉(氧化鋁或氧化鈦或氧化鋯或氧化鎂)55 69. 5%，碳黑2. 85 6. 1%，水溶性膠(粉)0. 15 3. 5%，蒸餾水27. 5 38%。 上述硬質(zhì)合金燒結(jié)防粘涂料的防粘原理均是基于常規(guī)的隔離原理，即在硬質(zhì)合金制品與石墨舟皿之間形成普通的隔離層。上述硬質(zhì)合金燒結(jié)防粘涂料用于鈷、鎳等金屬粘結(jié)劑含量 20wt%高粘結(jié)相硬質(zhì)合金的燒結(jié)，防粘效果欠佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種能用于1800以上鎢粉高溫碳化 (含加鈷高溫碳化)以及金屬粘結(jié)劑含量20wt%高粘結(jié)相硬質(zhì)合金燒結(jié)的高溫防粘涂料。本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題提供一種制備該硬質(zhì)合金生產(chǎn)用高溫防粘涂料的方法。為了解決上述第一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明提供的硬質(zhì)合金生產(chǎn)用高溫防粘涂料，由稀土氧化物防粘組員(關(guān)鍵組員)，氧化物B與高純炭黑隔離組員，吐溫、PEG、去離子水或乙醇等輔助成膜組員組成，其組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為稀土氧化物5 10%，氧化物B15 20%，高純炭黑5 15%，吐溫3 5%，PEG3 5%，去離子水或乙醇余量。為了降低生產(chǎn)成本，涂料防粘組員稀土氧化物通常選用常見的氧化鑭、氧化鈰和氧化釔中的任何一種。為了防止涂料對(duì)WC固結(jié)塊產(chǎn)生臟化，用于鎢粉高溫碳化，涂料隔離組員氧化物選用氧化鎢。為了降低生產(chǎn)成本，用于硬質(zhì)合金燒結(jié)，涂料隔離組員氧化物選用氧化鎂或氧化鋁。涂料輔助成膜組員吐溫可選用吐溫40、吐溫60和吐溫80中的任何一種； 涂料輔助成膜組員PEG可選用PEG4000和PEG6000中的任何一種。為了解決第二個(gè)技術(shù)問題，為了達(dá)到顯著降低涂料固體組員粒度，使涂料各組員均勻混合、形成穩(wěn)定的懸濁液的目的，采用濕磨工藝制備涂料。采用傳統(tǒng)濕磨工藝，濕磨工藝參數(shù)為硬質(zhì)合金研磨球料=4 5 1 (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，濕磨時(shí)間為3 48h。采用高效攪拌濕磨工藝，濕磨工藝參數(shù)為硬質(zhì)合金研磨球料=7 8 1(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，攪拌速度為400rpm 600rpm，濕磨時(shí)間為IOh 20h。所述“料”是指涂料防粘組員與隔離組員。本發(fā)明高溫防粘的基本原理是，利用稀土碳化物的原位形成特性、高熔點(diǎn)特性 (鑭、鈰、釔稀土碳化物的熔點(diǎn)均> 2200°C )，及其在空氣中分解釋放出含碳?xì)怏w特性，通過防粘組員與隔離組員雙重作用，阻止石墨舟皿與碳化鎢固結(jié)塊或硬質(zhì)合金制品之間的擴(kuò)散粘接以及阻止碳化鎢固結(jié)塊或硬質(zhì)合金制品與涂料組員之間的擴(kuò)散粘接。綜上所述，本發(fā)明用于1800°C以上鎢粉高溫碳化(含加鈷高溫碳化)以及金屬粘結(jié)劑含量20wt%高粘結(jié)相硬質(zhì)合金燒結(jié)，能有效防止石墨舟皿與產(chǎn)品之間的高溫?cái)U(kuò)散粘接，是一種性能優(yōu)越的硬質(zhì)合金生產(chǎn)用高溫防粘涂料。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1 按以下成分配比，采用傳統(tǒng)濕磨工藝制備高溫碳化用防粘涂料。濕磨工藝參數(shù)為 硬質(zhì)合金研磨球料=5 1 (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，濕磨時(shí)間為36h。對(duì)煅燒后新石墨舟皿刷3遍涂料，對(duì)舊石墨舟皿刷2遍涂料，待涂料完全干后直接裝入FSSS Sll.Oym的粗顆粒鎢粉與炭黑的混合粉，在石墨碳管爐內(nèi)1850°C碳化。出舟后發(fā)現(xiàn)碳化鎢固結(jié)塊與石墨舟皿之間不存在粘接現(xiàn)象，碳化鎢固結(jié)塊可輕松脫離舟皿。用鋼絲刷輕輕刷除固結(jié)塊表面的涂料粘附物，將清潔后的固結(jié)塊放入料筒。生產(chǎn)實(shí)踐證明，采用使用涂料的WC為原料，不會(huì)對(duì)硬質(zhì)合金產(chǎn)品性能產(chǎn)生不利影響。氧化鈰 5%氧化鎢 15%高純炭黑15% 吐溫805% PEG4000 4%去離子水余量。實(shí)施例2 按以下成分配比，采用傳統(tǒng)濕磨工藝制備高溫碳化用防粘涂料。濕磨工藝參數(shù)為 硬質(zhì)合金研磨球料=4 1 (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，濕磨時(shí)間為48h。對(duì)煅燒后新石墨舟皿刷3遍涂料，對(duì)舊石墨舟皿刷2遍涂料，待涂料完全干后直接裝入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 035%的鈷摻雜的 FSSS為30. 5 μ m的超粗顆粒鎢粉與炭黑的混合粉，在石墨碳管爐內(nèi)2050°C碳化。出舟后發(fā)現(xiàn)碳化鎢固結(jié)塊與石墨舟皿之間不存在粘接現(xiàn)象，碳化鎢固結(jié)塊可輕松脫離舟皿。用鋼絲刷輕輕刷除固結(jié)塊表面的涂料粘附物，將清潔后的固結(jié)塊放入料筒。生產(chǎn)實(shí)踐證明，采用使用涂料的WC為原料，不會(huì)對(duì)硬質(zhì)合金產(chǎn)品性能產(chǎn)生不利影響。氧化鑭10%，氧化鎢20%，高純炭黑5%，吐溫604%,PEG60003%,乙醇余量。實(shí)施例3 按以下成分配比，采用高效攪拌濕磨工藝制備高溫碳化用防粘涂料。濕磨工藝參數(shù)為硬質(zhì)合金研磨球料=7 1(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，攪拌速度為500rpm，濕磨時(shí)間為10h。對(duì)煅燒后新石墨舟皿刷3遍涂料，對(duì)舊石墨舟皿刷2遍涂料，待涂料完全干后直接裝入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 03 %的鈷摻雜的FSSS為觀.5 μ m的超粗顆粒鎢粉與炭黑的混合粉，在石墨碳管爐內(nèi) 2050°C碳化。出舟后發(fā)現(xiàn)碳化鎢固結(jié)塊與石墨舟皿之間不存在粘接現(xiàn)象，碳化鎢固結(jié)塊可輕松脫離舟皿。用鋼絲刷輕輕刷除固結(jié)塊表面的涂料粘附物，將清潔后的固結(jié)塊放入料筒。 生產(chǎn)實(shí)踐證明，采用使用涂料的WC為原料，不會(huì)對(duì)硬質(zhì)合金產(chǎn)品性能產(chǎn)生不利影響。氧化釔8%，氧化鎢18%，高純炭黑8%，吐溫403%,PEG60005%,乙醇余量。實(shí)施例4 按以下成分配比，采用傳統(tǒng)濕磨工藝制備硬質(zhì)合金燒結(jié)用防粘涂料。濕磨工藝參數(shù)為硬質(zhì)合金研磨球料=5 1(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，濕磨時(shí)間為42h。對(duì)煅燒后新石墨舟皿刷3遍涂料，對(duì)舊石墨舟皿刷2遍涂料，待涂料完全干后直接裝入WC-20wt % Co硬質(zhì)合金壓坯，壓坯單重為33kg，在真空燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1420°C。出爐后發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)合金燒結(jié)坯與石墨舟皿之間不存在粘接現(xiàn)象，硬質(zhì)合金燒結(jié)坯可輕松脫離舟皿，燒結(jié)坯與舟皿接
觸部位光亮、清潔。氧化釔5%，氧化鋁15%，高純炭黑15%，吐溫405%,PEG60004%,乙醇余量。實(shí)施例5:按以下成分配比，采用高效攪拌濕磨工藝制備硬質(zhì)合金燒結(jié)用防粘涂料。濕磨工藝參數(shù)為硬質(zhì)合金研磨球料=7 1(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，攪拌速度為400rpm，濕磨時(shí)間為 20h。對(duì)煅燒后新石墨舟皿刷3遍涂料，對(duì)舊石墨舟皿刷2遍涂料，待涂料完全干后直接裝入 WC-25wt % Co硬質(zhì)合金壓坯，壓坯單重為4. 5kg,在真空燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1420°C。 出爐后發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)合金燒結(jié)坯與石墨舟皿之間不存在粘接現(xiàn)象，硬質(zhì)合金燒結(jié)坯可輕松脫離舟皿，燒結(jié)坯與舟皿接觸部位光亮、清潔。氧化鈰10%，氧化鎂18%，高純炭黑5%，吐溫803%,PEG40003%,乙醇余量。實(shí)施例6 按以下成分配比，采用高效攪拌濕磨工藝制備硬質(zhì)合金燒結(jié)用防粘涂料。濕磨工藝參數(shù)為硬質(zhì)合金研磨球料=8 1(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，攪拌速度為600rpm，濕磨時(shí)間為 15h。對(duì)煅燒后新石墨舟皿刷3遍涂料，對(duì)舊石墨舟皿刷2遍涂料，待涂料完全干后直接裝入 WC-25wt % Co硬質(zhì)合金壓坯，壓坯單重為4. Okg,在壓力燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1410°C。 出爐后發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)合金燒結(jié)坯與石墨舟皿之間不存在粘接現(xiàn)象，硬質(zhì)合金燒結(jié)坯可輕松脫離舟皿，燒結(jié)坯與舟皿接觸部位光亮、清潔。氧化鑭6%，氧化鋁20%，高純炭黑10%，吐溫604%,PEG40005%,去離子水余量。
權(quán)利要求
1. 一種硬質(zhì)合金生產(chǎn)用高溫防粘涂料，其特征是由稀土氧化物，氧化物B、高純炭黑、 吐溫、PEG、去離子水或乙醇組成，其組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為去離子水或乙醇余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)合金生產(chǎn)用高溫防粘涂料，其特征是所述的稀土氧化物選用氧化鑭、氧化鈰和氧化釔中的任何一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硬質(zhì)合金生產(chǎn)用高溫防粘涂料，其特征是用于鎢粉高溫碳化時(shí)，所述的氧化物B為氧化鎢；用于硬質(zhì)合金燒結(jié)時(shí)，所述的氧化物B為氧化鎂或氧化鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硬質(zhì)合金生產(chǎn)用高溫防粘涂料，其特征是所述的吐溫是指吐溫40、吐溫60和吐溫80中的任何一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硬質(zhì)合金生產(chǎn)用高溫防粘涂料，其特征是所述的PEG是指PEG4000和PEG6000中的任何一種。
6.制備權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)合金生產(chǎn)用高溫防粘涂料的方法，其特征是采用傳統(tǒng)濕磨工藝，濕磨工藝參數(shù)為硬質(zhì)合金研磨球料質(zhì)量分?jǐn)?shù)=4 5 1，濕磨時(shí)間為3 48h ；或采用高效攪拌濕磨工藝，濕磨工藝參數(shù)為硬質(zhì)合金研磨球料質(zhì)量分?jǐn)?shù)=7 8 1，攪拌速度為400rpm 600rpm，濕磨時(shí)間為IOh 20h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硬質(zhì)合金生產(chǎn)用高溫防粘涂料及其制備方法，用于鎢粉高溫碳化與硬質(zhì)合金燒結(jié)，由5～10wt％稀土氧化物防粘組員，15～20wt％氧化物B與5～15wt％高純炭黑隔離組員，3～5wt％吐溫、3～5wt％PEG、去離子水或乙醇等輔助成膜組員組成，采用濕磨工藝制備。用于鎢粉高溫碳化，氧化物B為氧化鎢；用于硬質(zhì)合金燒結(jié)，氧化物B為氧化鎂或氧化鋁。用于1800℃以上高溫碳化(含加鈷高溫碳化)制備粗或超粗碳化鎢粉時(shí)，可有效防止碳化鎢固結(jié)塊與石墨舟皿之間的擴(kuò)散粘接；用于硬質(zhì)合金燒結(jié)，可有效防止硬質(zhì)合金，尤其是金屬粘結(jié)劑含量≥20wt％高粘結(jié)相硬質(zhì)合金與石墨舟皿之間的擴(kuò)散粘接。
文檔編號(hào)C09D7/12GK102277019SQ201110202888
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者吳厚平, 張立, 熊湘君, 陶輝錦, 黃蘭萍 申請(qǐng)人:中南大學(xué)