[发明专利]金属配方

说明书

背景技术

包含粉状硬质材料和粉状粘结剂金属的配方在工业上用于生产尤其是胶 合的硬质材料或用于表面涂层的喷雾粉末。在碳化物的情况下，最经常使用 的碳化物是碳化钨；其它的，诸如碳化钛、碳化钒、碳化铬、碳化钽和碳化 铌或它们相互之间的混合物或它们与碳化钨的混合物经常只用作添加剂。也 可能使用氮化物。钴是最经常使用的粘结剂金属，但是也使用含有来自Fe、 Co和Ni的2或3种元素的粘结剂体系；在喷雾粉末中，还使用例如Mn、Al、 Cr。其它可能的无机添加剂是金属粉末，诸如钨、钼和元素碳。如果胶合的 硬质材料含有作为主要组分的碳氮化钛以代替碳化钨，那么它被称为“金属陶 瓷”。其它可能的硬质材料是硼化物。

通常使用钴作为胶合的硬质材料和喷雾粉末中的粘结剂金属，但是也可 以使用镍或Fe、Co和Ni的合金。就一切情况而论，烧结或热喷涂后的粘结 剂相含有一定比例的来自硬质材料的例如钨、铬、钼和碳，这是液相烧结或 熔合中与碳化物相发生元素交换的结果。所用的粉状粘结剂金属是元素粉末 诸如铁、镍或钴粉末或合金粉末。

喷雾粉末的粘结剂相不仅可以含有上述的元素和无机添加剂，还可以含 有其它元素，诸如Al、稀土元素、钇。

过去几十年中，已经发现胶合硬质材料行业中具有特异性外观图形的肺 纤维化的发生率在统计学上明显增加，这与为生产胶合硬质材料而操作粉状 胶合硬质材料或操作粉状配方有关。这种疾病也称为“胶合碳化物肺(cemented carbide lung)”，过去和现在都是许多流行病学研究和出版物的主题。在通过粉 末冶金生产方法(即挤压和烧结粉末硬质材料/粘结剂配方)进行的胶合硬质材 料的习惯生产中，由于该方法的性质造成释放可吸入的粉尘。如果在烧结或 预烧结状态通过研磨机器加工胶合硬质材料，同样会形成极细的可吸入的粉 尘(“磨屑”)。

含碳化物的喷雾粉末的热喷涂同样会造成形成极细的粉尘(“过度喷涂”)。

同样地，约5年前人们就已知，如果浓度足够高，在吸入后，胶合硬质 材料粉尘还对大鼠具有剧毒效应。迄今为止，人们还不知准确的作用机理。 两种组分碳化钨和钴单独地不具有这种效应。为了改善职业卫生的打算，说 明作用机理和采用不具有剧毒效应或剧毒效应大大地减小的替代物受到极大 的关注。

发明内容

本发明的一个目的是提供某种配方的钴，它在所述配方的热喷雾过程中 和预烧结的胶合硬质材料零件的磨削加工(“灰色加工”)和胶合硬质材料的磨 削加工过程中能减小吸入毒性。通过一种包含至少一种硬质材料粉末和至少 两种粘结剂金属粉末的配方可实现这个目的，其特征在于，所有的钴存在于 第一粘结剂金属粉末中并且与一种或多种元素周期表中第3-8族的元素预合 金化，存在至少一种其它粘结剂金属粉末，该其它粘结剂金属粉末来自元素 Fe、Ni、Al、Mn、Cr和这些元素相互的合金的粉末，并且该其它粘结剂金属 粉末不含任何非预合金化形式的钴。

令人惊奇地，已经发现，碳化钨与钴的粉状配方的剧毒效应是基于电化 学腐蚀现象，它导致吸入后钴的生物利用度增加。

而且，已经令人惊奇地发现，当钴与铁或其它元素周期表3-8族(过渡族 IIIa-VIIIa)的元素预合金化时，它作为硬质材料/粘结剂配方中的粘结剂金属， 失去其吸入毒性，但是当这些元素以非合金化形式与钴共同存在时，却不能 减小钴的毒性。原则上，在周期表中位于钴左侧并优选位于相同周期的所有 金属因其较易发生作用的性质，所以都能减小腐蚀倾向，而较不易发生作用 的元素例如铜具有相反的作用，这一点即使是在作为附加相存在的合金铜的 情况下也能被确认。

有利地，第一粘结剂金属粉末中钴的合金伴侣是周期表第四周期和第3-8 族的元素。特别有利地，第一粘结剂金属粉末中钴的合金伴侣是选自Fe、Ni、 Cr、Mn、Ti和Al的元素。第一粘结剂金属粉末还可以含有其它元素，诸如 铝和/或铜。

除了第一粘结剂金属粉末以外，通常需要其它粘结剂金属。特别有利地， 它们选自铁粉、镍粉、FeNi合金粉末和预合金化FeNi合金粉末。

硬质材料通常是碳化钛、碳化钒、碳化钼、碳化钨或它们相互的混合物。 这些化合物也是已知的用于水性介质中氧气还原的催化剂，因此用作金属氧 化的催化剂，氧气还原的机理是：

Co+1/2O₂+H₂O＝Co(OH)₂