[发明专利]制造包封的超硬材料的方法

说明书

引言

本发明涉及制造包封的超硬(超级硬)(研磨)材料的方法。特别地，本发明涉及制造选自金刚石和cBN的超硬材料的方法，该方法包括与第二技术相结合的采用带铲转筒(shovel rotor)的步骤。

发明背景

US4770907(Kimura，Fuji Paudal，1988)，US5143523(Matarrese，GE，1992)和US5405573(Clark等人，GE，1995)均描述了流化床涂覆颗粒的用途。在该方法中，在腔室内的气流中悬浮超硬芯材例如金刚石籽晶，向该腔室内喷涂粘结剂、溶剂和粒状材料(例如金属粉末，包封材料)的细悬浮体。作为替代，可用单独的粉末添加物喷涂粘结剂-溶剂。出现的丸粒的体积增加与在腔室内的驻留时间成比例(非线性)。该方法的优点是流化床允许芯材籽晶的良好分离，从而确保在每个丸粒中含有单个芯材(金刚石籽晶)，同时以合理的速率沉积涂覆材料。这种技术的缺点是最大沉积速率相对慢，且当采用高密度粒状涂覆材料如Mb、W和WC时，就装置维持悬浮的能力而言，丸粒质量难以增加。这可通过增加装置容量解决，但这是昂贵的，并且影响生产大量材料的商业可行性。另外，当用不同密度、颗粒形状和尺寸的粉末混合物进行涂覆时，流化床型涂覆是不理想的，因为该材料在流化床中趋于分层，从而不能均匀地获得期望的组合物。

GB1014295(Norton，1965)和EP0012631(Tomlinson，DeBeers，1983)中描述的“转盘”法涉及在旋转的倾斜盘、滚筒或任何其它旋转容器中引入超硬芯材例如金刚石籽晶，在该方法中能通过如下方式形成丸粒：1)在旋转的金刚石籽晶上方喷涂包含金属粉末、粘结剂和溶剂(包封材料)的浆料和/或2)在旋转的金刚石籽晶上方单独喷涂粘结剂和溶剂，然后“喷撒”金属粉末。盘的旋转将涂覆的金刚石籽晶(出现的丸粒)分离并且留有时间从喷涂的材料中去除溶剂以形成包封材料的同心外壳，该同心外壳随着过程进行而体积增加。就沉积包封材料从而快速增加丸粒质量方面而言，该技术是有效的。然而，该方法的困难在于，在方法的初始阶段芯材和/或早期丸粒易于团聚。沉积速率必须很慢以避免团聚，而这增加总处理时间并降低了该方法的生产量。在出现的丸粒达到临界尺寸后，团聚显著降低。团聚的结果是最终的丸粒可能具有大的尺寸分布，并且每个丸粒可能含有多于一个芯材。这增加了处理时间和成本。

ZA2006/06674(Flynn等人，E6，2006)通过采用两阶段方法快速形成丸粒部分地克服了该问题。本质上，上述问题的解决方案是将两种本领域已知的技术结合为单个工艺设计。因此，该方法的初始阶段包括流化床方法以使只包含一个芯材颗粒如金刚石籽晶的丸粒的产率最大化。丸粒在保持于流体悬浮物中时可以增大到临界尺寸体积(V_临界)。当丸粒达到该临界尺寸时，将丸粒转移到转盘中，在转盘中这些丸粒形成了最终丸粒过程的(子)芯材。如此生产的丸粒具有显著大于引入状态的丸粒的体积，而且由于在表面上的层更快地吸收喷涂液，团聚的风险大为降低，从而可增加沉积速率。另外，由于喷涂液的表面张力，较重的颗粒不易保持在一起。然而，结合两种技术需要两套基本的设备，并且就从一个机器向另一机器转移材料而言需要停机期。

因此，需要开发能克服上述技术困难的技术，并提供一种生产包封的磨料的更成本有效的解决方法。优选地，当与“盘旋转”或“流化”方法一起组合使用时，这样的技术提供优势。

通过引用将申请人的南非专利申请No.2007/06077(于2007年7月23日提交)和要求其优先权的所有申请的内容并入本文。

发明概述

根据本发明，提供了一种形成包含超硬(超级硬)芯材的丸粒的方法，该芯材涂覆有包封材料，所述方法包括与转盘和/或流化床设备依次结合的利用带铲转筒的步骤。

在本发明的优选实施方案中，该方法包括：

-提供超硬材料源，

-提供包含合适的粘结剂、溶剂或流体介质及期望的涂覆或包封层的混合物，

-在带铲转筒中组合超硬材料和混合物，该带铲转筒包含包括转子的容器，该容器适于接收气体流，

-以使得超硬材料被混合物包封的适当速率旋转该转子以便形成丸粒，

-将所述丸粒引入到旋转容器中，

-使丸粒与包封材料接触以便形成比引入到旋转容器内的丸粒质量更大的丸粒。

优选地，所述旋转容器是盘或滚筒。

DE19750042、US6449869和US6354728中描述了带铲转筒设备，通过引用其内容而并入本文。