[发明专利]一种金刚石金属结合剂制备方法

说明书

技术领域

本发明属于用于金属结合剂技术领域，具体涉及一种金刚石金属结合剂合金粉的制备方法。

技术背景

金刚石工具金属结合剂的作用是固结切削元件—金刚石，除电镀金属结合剂外，其余的都是采用粉末冶金法制成。

金属结合剂构成了烧结金刚石制品的核心，它担负着烧结工具中与基体粘结、把持烧结体内金刚石颗粒不过早脱落、消耗自身不断提供新生金刚石顺粒刃等作用。它在承受巨大的冲击击与挤压应力的同时，应具有良好的切削力并保持工具完整，理想的情况是当表层的金刚石逐渐磨耗时，内层的金刚石则不断地裸露出来，逐渐参与切削，实现金刚石工具的正常自锐。

目前，制备金刚石结合剂的方法主要有两种：液相法和固相法。液相制备方法主要有化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法、水热法、微乳液法、微波水热法、冲击波合成法、超临界法和相转化法等。固相法主要有：高能机械研磨、自蔓延高温合成和低温燃烧合成法等。

机械混合和化学共沉淀法是制备金刚石结合剂的常用方法，其中化学共沉淀法是指在包含两种或两种以上金属离子的可溶性盐溶液中，加入适当沉淀剂，将金属离子均匀地沉淀或结晶出来，再将沉淀物脱水—热分解—还原而制得金属合金粉末。化学共沉淀法从沉淀过程还分混合共沉淀法与并流共沉淀法，相关方法已有公开报道(金刚石与磨料磨具工程，2007年第3期P47～51)。按沉淀剂不同又可分为氢氧化物、草酸盐、碳酸盐等若干方法，如申请号为200510134575.3的发明“含稀土预合金粉末”提供了一种采用草酸盐法制备预合金粉末的方法。

由于还原得到的金属粉在空气中容易氧化，有必要对产品进行表面钝化。常用的钝化方法是：对由普氢还原后得到的金属粉，切换通入氮气且在氮气中加入适量氧或空气，使还原产物逐渐在表面形成一层氧化膜。(发明专利申请公开说明书，申请号200510107205.0)但该方法加入氧量不易控制，产品的钝化层含氧量易偏高，切换的步骤也增加了设备和操作的复杂性。

发明内容

本发明的目的致力于解决产物制备钝化过程中存在的上述问题，提出一种以草酸为沉淀剂，应用并流共沉淀法制备前驱体，以加热分解与氢气还原相结合的简便还原方法生成混合金属粉末，以普氢在常温下按一定条件进行钝化，得到一种高纯度、混合均匀、钝化层含氧量小的金刚石金属结合剂的方法。

本发明的技术方案包括制备混合盐溶液，并流共沉淀法制得混合草酸盐沉淀物，老化，洗涤，抽滤脱水，烘干，分解，还原，钝化，密封包装等步骤。具体为：

取硫酸亚铁、硫酸镍和硫酸铜在室温下按5～6：3：1的比例配制成混合盐溶液，主物料硫酸亚铁的溶解控制在饱和溶解度的10～40％；

草酸作沉淀剂，其浓度为混合盐总浓度的1.0～1.5倍，用氢氧化钠调节反应体系的PH值，调节方法为草酸与氢氧化钠浓度1：1～3，加入的体积相等；

将等体积混合盐溶液和沉淀剂以及氢氧化钠溶液置于反应器中进行并流共沉淀，溶液加入速度为0.1～0.4L·min^-1，反应温度为20～100℃，反应时间为0.3～2小时，沉淀物老化时间为12～24小时，得混合草酸盐沉淀物；

将混合草酸盐沉淀物过滤，洗涤，70～90℃下干燥6～10小时，在200～600℃下阶梯升温，氢气空速3000h^-1，分解还原5～11小时；

将上述还原后的物品，在普氢气氛下进行钝化，普氢空速为1000h^-1～4000h^-1，钝化温度为10℃～200℃，钝化时间为2～12小时，即得产物。

钝化后的产物放置5—15天，以程序升温还原方法测定其含氧量低于4‰。

上述步骤中，沉淀剂采用草酸，而未用草酸钠、草酸铵，避免了草酸钠带入较多的钠离子，增大洗涤工作量。且草酸成本低于草酸铵；采用并流共沉淀法制备混合草酸盐沉淀，避免某成分局部过量，使各成分混合更均匀。

由于三种金属铁、铜、镍的草酸盐热分解温度均较低，而且草酸铜和草酸镍大部分直接分解为单质金属，在氢气中加热则在分解的同时发生还原，还原速度加快。且由于组分间的相互作用，使草酸亚铁的还原变得容易。混合草酸盐在480℃时大部分还原，在580℃时完全还原。在普氢气氛下使还原产物降温，在较低温度下，氢气不再起还原作用，其中的微量氧反而可以用于钝化，采用一定的氢气空速和通气时间可得到较小含氧量的钝化产物。