專利名稱：一種包覆鈷粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硬質(zhì)合金領(lǐng)域的原料鈷粉，尤其涉及一種包覆鈷粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)合金通常由難熔金屬碳化物和粘結(jié)金屬(如，鈷和鎳等)組成，其制備方法主要包括將金屬碳化物和粘結(jié)金屬混合配料、球磨(攪拌混合)、成型(加入成型劑、制粒、 壓制成型、脫除成型劑)和燒結(jié)等步驟。其中，成型是制備硬質(zhì)合金工藝中的重要環(huán)節(jié)。因為硬質(zhì)合金主要由高硬度、高彈性模量、高抗壓強度的難熔金屬碳化物組成，所以其粉末在壓制過程中難以產(chǎn)生塑性變形， 成型較為困難。并且其成型坯中存在細微缺陷(孔洞、夾雜、分層和裂紋)，這些細微缺陷在燒結(jié)過程中不易消除，可能嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。成型劑的加入可幫助提高毛坯和燒結(jié)產(chǎn)品的性能。同時，成型劑必須能夠被完全脫除，任何殘留都會給燒結(jié)產(chǎn)品質(zhì)量帶來隱患。目前，國內(nèi)外常用的成型劑主要為石蠟(聚乙二醇PEG和聚乙烯PE等成型劑也有報道)。通常，將石蠟以石蠟汽油的形式與經(jīng)濕法球磨和干燥后的硬質(zhì)合金粉末混合，攪拌使得石蠟在硬質(zhì)合金中分散均勻。也有報道稱，直接將難熔金屬碳化物、粘結(jié)金屬和石蠟等混合配料球磨成型。但是這些方法中，粘結(jié)金屬(如，鈷和鎳等)在未摻入石蠟之前易被空氣中的氧或水蒸氣氧化，對細顆粒及超細顆粒尤其如此，硬質(zhì)合金粉末的質(zhì)量控制難度大。 此外，在未加入成型劑之前的混合配料和球磨工序中易產(chǎn)生大量呼吸性粉塵，污染硬質(zhì)合金車間的生產(chǎn)環(huán)境，嚴(yán)重危害生產(chǎn)工人的身體健康。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明旨在提供一種包覆鈷粉及其制備方法。該包覆鈷粉由鈷粉以及包覆在鈷粉外表面的石蠟、聚乙二醇或聚乙烯組成。該包覆鈷粉代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鈷粉作為制備硬質(zhì)合金的原料使用時，可減少生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵，改善生產(chǎn)車間的環(huán)境，同時，包覆在鈷粉表面的石蠟、聚乙二醇或聚乙烯能夠有效防止鈷粉被空氣中的氧或水蒸氣氧化，從而提高鈷粉的質(zhì)量。一方面，本發(fā)明提供了一種包覆鈷粉，由鈷粉以及包覆在鈷粉外表面的石蠟、聚乙二醇或聚乙烯組成，所述石蠟、聚乙二醇或聚乙烯占鈷粉質(zhì)量的1. 5% 2. 5%。其中，石蠟具有無機械雜質(zhì)、分子量低、為飽和直鏈烴、高溫能夠完全揮發(fā)和無殘留物等優(yōu)點；聚乙二醇(PEG)完全溶于水并和很多的物質(zhì)相容，對極性大的物質(zhì)顯示最大的相容性，無毒、無刺激；聚乙烯(PE)為結(jié)晶性原料，吸濕性極小，分子鏈柔性好，鍵間作用力小，熔體粘度低，流動性極好。石蠟、聚乙二醇或聚乙烯通常作為成型劑在硬質(zhì)合金制備的成型步驟加入與鈷粉混合。本發(fā)明首次提供了一種外表面包覆有適量石蠟、聚乙二醇或聚乙烯的鈷粉，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鈷粉直接作為制備硬質(zhì)合金的原料。本發(fā)明包覆鈷粉的粒徑大于原始鈷粉的粒徑，包覆鈷粉中的石蠟、聚乙二醇或聚乙烯均勻包覆在原始鈷粉的表面。優(yōu)選地，石蠟、聚乙二醇或聚乙烯占鈷粉質(zhì)量的2%。本發(fā)明包覆鈷粉代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鈷粉作為制備硬質(zhì)合金的原料使用時，可減少生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵，改善生產(chǎn)車間的環(huán)境，同時，包覆在鈷粉表面的石蠟、聚乙二醇或聚乙烯能夠有效防止鈷粉被空氣中的氧或水蒸氣氧化，從而提高鈷粉的質(zhì)量。第二方面，本發(fā)明提供了一種包覆鈷粉的制備方法，包括以下步驟分別取鈷粉以及鈷粉質(zhì)量1. 5% 2. 5%的石蠟，將石蠟倒入有機溶劑中溶化形成石蠟-有機溶劑混合物，將石蠟-有機溶劑混合物加入鈷粉中，放入行星動力混合機內(nèi)攪拌混合，真空干燥，制得加蠟鈷粉。其中，有機溶劑為對石蠟溶解度大、沸點低的有機溶劑。優(yōu)選地，有機溶劑為正己烷、正庚烷、甲苯或乙酸乙酯。更優(yōu)選地，有機溶劑為乙酸乙酯，這是因為相比之下，乙酸乙酯具有沸點低、容易烘干、閃點燃點高、相對安全、對石蠟的溶解度適中且價格相對便宜的優(yōu)勢。反應(yīng)過稱中有機溶劑通過冷凝回收使用，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。不同牌號的石蠟溶解溫度和混合溫度不同。優(yōu)選地，鈷粉與乙酸乙酯的固液比(g/mL)為20 50 1。更優(yōu)選地，以乙酸乙酯作有機溶解52號石蠟時，乙酸乙酯和鈷粉的固液比(g/mL)為20 25 1。 優(yōu)選地，有機溶劑的溫度為2 50°C。優(yōu)選地，石蠟占鈷粉質(zhì)量的2%。攪拌混合時間過短的包覆效果不均勻，攪拌混合時間過長將則增加工業(yè)生產(chǎn)的時間成本。優(yōu)選地，攪拌混合時間為1 證，攪拌速度為40 100轉(zhuǎn)/分。更優(yōu)選地，攪拌混合時間為1 池。攪拌混合過程對溫度和壓強并無明顯要求，常壓下低溫O 50°C )即可。隨后優(yōu)選地，真空干燥溫度為40 55°C。制得加蠟鈷粉后，有機溶劑通過冷凝回收，循環(huán)使用。第三方面，本發(fā)明提供了一種包覆鈷粉的制備方法，包括以下步驟分別取鈷粉以及鈷粉質(zhì)量1. 5% 2. 5%的石蠟，放入行星動力混合機，在真空或氮氣保護條件下進行攪拌混合，制得加蠟鈷粉。優(yōu)選地，石蠟占鈷粉質(zhì)量的2%。該方法中不涉及利用有機溶劑溶解石蠟的過程，而是直接在攪拌混合時利用一定的攪拌混合溫度熔化石蠟。優(yōu)選地，攪拌混合溫度為55 60°C。優(yōu)選地，攪拌混合時間為 1 證，攪拌速度為40 100轉(zhuǎn)/分。更優(yōu)選地，攪拌混合時間為1 池。第四方面，本發(fā)明提供了一種包覆鈷粉的制備方法，包括以下步驟分別取鈷粉以及鈷粉質(zhì)量1. 5% 2. 5%的聚乙二醇或聚乙烯，放入行星動力混合機內(nèi)攪拌混合，制得加聚乙二醇的包覆鈷粉或加聚乙烯的包覆鈷粉。優(yōu)選地，攪拌混合時間為1 證，攪拌速度為40 100轉(zhuǎn)/分。更優(yōu)選地，攪拌混合時間為1 池。攪拌混合過程對溫度和壓強并無明顯要求，常壓下低溫O 50°c )即可。隨后優(yōu)選地，真空干燥溫度為40 55°C。本發(fā)明首次提供了一種包覆鈷粉及其制備方法，具有以下有益效果該包覆鈷粉代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鈷粉作為制備硬質(zhì)合金的原料使用時，可減少生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵，改善生產(chǎn)車間的環(huán)境，同時，包覆在鈷粉表面的石蠟、聚乙二醇或聚乙烯能夠有效防止鈷粉被空氣中的氧或水蒸氣氧化，從而提高鈷粉的質(zhì)量。本發(fā)明包覆鈷粉制備過程無污染，適合工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為原始鈷粉與加蠟鈷粉揚塵試驗結(jié)果圖；圖2為加蠟鈷粉(有機溶劑為乙酸乙酯)的電鏡圖；圖3為加蠟鈷粉(有機溶劑為正己烷)的電鏡圖；圖4為原始鈷粉的電鏡圖。
具體實施例方式以下所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。實施例一一種包覆鈷粉的制備方法，包括以下步驟取9. 6g石蠟倒入20mL 25°C的乙酸乙酯中溶化形成石蠟-乙酸乙酯混合物，加入到480g鈷粉中，放入行星動力混合機，攪拌混合時間為1. 5h，攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分，隨后50°C下真空干燥，制得加蠟鈷粉。該加蠟鈷粉可用于制備硬質(zhì)合金。制備硬質(zhì)合金的方法，包括如下步驟將碳化鎢和加蠟鈷粉混合配料；加入少量石蠟作為成型劑；攪拌混合；壓制成型；低溫脫蠟；以及高溫?zé)Y(jié)ο其中，通過合理控制加入石蠟的總量，即可在低溫脫蠟步驟完全脫除加蠟鈷粉中的石蠟以及后續(xù)加入的成型劑石蠟，不會影響硬質(zhì)合金的燒結(jié)。鈷粉加蠟后能夠減少硬質(zhì)合金制備過程中產(chǎn)生的粉塵，改善生產(chǎn)車間的環(huán)境，同時，能夠有效防止鈷粉被空氣中的氧或水蒸氣氧化，提高了鈷粉的質(zhì)量，從而大大提高了鈷粉的附加值，使鈷粉更具有競爭力。石蠟脫除后，鈷粉作為燒制過程中的粘結(jié)劑，高溫?zé)Y(jié)穿插在碳化鎢晶格之間，其形貌對硬質(zhì)合金質(zhì)量的差別影響不大。實施例二一種包覆鈷粉的制備方法，包括以下步驟分別取500g鈷粉和IOg石蠟，放入行星動力混合機，在氮氣保護條件下進行攪拌混合，攪拌混合溫度為58°C，攪拌混合時間為3h， 攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分，制得加蠟鈷粉。該方法中直接利用58°C的攪拌混合溫度熔化石蠟，攪拌混合使得石蠟均勻包覆在鈷粉外表面。實施例三一種包覆鈷粉的制備方法，包括以下步驟分別取500g鈷粉和IOg聚乙二醇，放入行星動力混合機，攪拌混合時間為4h，攪拌速度為50轉(zhuǎn)/分，隨后45°C下真空干燥，制得加聚乙二醇的包覆鈷粉。石蠟、聚乙二醇和聚乙烯均為硬質(zhì)合金制備過程中熟知的成型劑，因此本發(fā)明僅提供代表性的加蠟鈷粉的效果實施例如下。效果實施例一、實驗方法按質(zhì)量比取鈷粉質(zhì)量2%的石蠟，分別倒入2 50°C的20 30mL有機溶劑中(正己烷、正庚烷、甲苯、乙酸乙酯)溶化，加入到600g鈷粉(常規(guī)鈷粉，可直接購買獲得，下面也稱為原始鈷粉)中，在0. 6 1個大氣壓強下于行星動力混合機上以100轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢? 5h，50°C真空干燥，進行編號并標(biāo)記。具體優(yōu)化過程如下，不同批次試驗中制得的加蠟鈷粉分別用不同字母標(biāo)記編號(例如，編號為乙酸乙酯A所指為以乙酸乙酯作為有機溶劑并且按照表1中對應(yīng)所述的試驗條件制備得到的加蠟鈷粉)。二、實驗結(jié)果1、不同有機溶劑對加蠟效果的影響石蠟在不同有機溶劑中的溶解度不同，所以選擇合適的有機溶劑很重要。本試驗為考察不同有機溶劑(正己烷、甲苯、乙酸乙酯和正庚烷)對加蠟效果的影響。結(jié)果見表 1(其中，石蠟為52號石蠟，F(xiàn)SSS為費氏粒徑值，“石蠟％”為石蠟占鈷粉質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，下同；另外，正己烷A和正己烷B分別表示正己烷為有機溶劑與原始鈷粉1進行反應(yīng)，甲苯、乙酸乙酯A、乙酸乙酯B和正庚烷分別和原始鈷粉2反應(yīng))。表1.不同有機溶劑制備得到的加蠟鈷粉的物化指標(biāo)
編號實驗條件實驗結(jié)果石蠟溶解溫混合溫壓強/固液攪拌FSSS氫損％石蠟％SrcSrc大氣壓比時間/hμηι原始鈷粉11.330.48正己烷A5250500.62051.490.32.04正己烷B5250212021.300.212.18原始鈷粉21.20.45甲苯5250212051.270.152.05乙酸乙酯A5250212051.30.322.02乙酸乙酯B5250500.62051.370.362.28正庚烷5250500.62051.410.342.09結(jié)論正己烷、甲苯、乙酸乙酯和正庚烷都能用作加蠟鈷粉中石蠟的溶解溶劑，考慮到工業(yè)化生產(chǎn)中優(yōu)先選擇沸點低、容易烘干、閃點燃點高、相對安全、對石蠟的溶解度適中且價格相對便宜的有機溶劑，本發(fā)明優(yōu)選乙酸乙酯。2、不同混合條件對加蠟效果的影響本試驗以乙酸乙酯作有機溶劑溶解52號石蠟，考察了不同混合條件(混合時間、 混合溫度、混合壓強及混合固液比)對加蠟效果的影響。結(jié)果見表2 4。表2.不同混合時間下制備得到的加蠟鈷粉的物化指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種包覆鈷粉，其特征在于，由鈷粉以及包覆在鈷粉外表面的石蠟、聚乙二醇或聚乙烯組成，所述石蠟、聚乙二醇或聚乙烯占所述鈷粉質(zhì)量的1. 5% 2. 5%。
2.如權(quán)利要求1所述的包覆鈷粉，其特征在于，所述石蠟、聚乙二醇或聚乙烯占所述鈷粉質(zhì)量的2%。
3.一種包覆鈷粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟分別取鈷粉以及鈷粉質(zhì)量 1. 5% 2. 5%的石蠟，將石蠟倒入有機溶劑中溶化形成石蠟-有機溶劑混合物，將石蠟-有機溶劑混合物加入鈷粉中，放入行星動力混合機內(nèi)攪拌混合，真空干燥，制得加蠟鈷粉。
4.如權(quán)利要求3所述的包覆鈷粉的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑為正己烷、正庚烷、甲苯或乙酸乙酯。
5.如權(quán)利要求4所述的包覆鈷粉的制備方法，其特征在于，所述鈷粉與所述乙酸乙酯的固液比為20 50 1。
6.如權(quán)利要求3所述的包覆鈷粉的制備方法，其特征在于，所述攪拌混合時間為1 5h,攪拌速度為40 100轉(zhuǎn)/分。
7.一種包覆鈷粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟分別取鈷粉以及鈷粉質(zhì)量·1.5% 2. 5%的石蠟，放入行星動力混合機，在真空或氮氣保護條件下進行攪拌混合，制得加蠟鈷粉。
8.如權(quán)利要求7所述的包覆鈷粉的制備方法，其特征在于，所述攪拌混合溫度為55 60 "C。
9.如權(quán)利要求7所述的包覆鈷粉的制備方法，其特征在于，所述攪拌混合時間為1 5h,攪拌速度為40 100轉(zhuǎn)/分。
10.一種包覆鈷粉的制備方法，包括以下步驟分別取鈷粉以及鈷粉質(zhì)量1.5% ·2.5%的聚乙二醇或聚乙烯，放入行星動力混合機攪拌混合，真空干燥，制得加聚乙二醇的包覆鈷粉或加聚乙烯的包覆鈷粉。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種包覆鈷粉及其制備方法。該包覆鈷粉由鈷粉以及包覆在鈷粉外表面的石蠟、聚乙二醇或聚乙烯組成。該包覆鈷粉代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鈷粉作為制備硬質(zhì)合金的原料使用時，可減少生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵，改善生產(chǎn)車間的環(huán)境，同時，包覆在鈷粉表面的石蠟、聚乙二醇或聚乙烯能夠有效防止鈷粉被空氣中的氧或水蒸氣氧化，從而提高鈷粉的質(zhì)量。本發(fā)明包覆鈷粉制備過程無污染，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號B22F1/02GK102303114SQ20111014226
公開日2012年1月4日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者何顯達, 傅月, 劉琮, 周繼峰, 郭苗苗, 馬哲波 申請人:深圳市格林美高新技術(shù)股份有限公司, 荊門市格林美新材料有限公司