[发明专利]一种包覆钴粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及硬质合金领域的原料钴粉，尤其涉及一种包覆钴粉及其制备方法。

背景技术

硬质合金通常由难熔金属碳化物和粘结金属(如，钴和镍等)组成，其制备方法主要包括：将金属碳化物和粘结金属混合配料、球磨(搅拌混合)、成型(加入成型剂、制粒、压制成型、脱除成型剂)和烧结等步骤。

其中，成型是制备硬质合金工艺中的重要环节。因为硬质合金主要由高硬度、高弹性模量、高抗压强度的难熔金属碳化物组成，所以其粉末在压制过程中难以产生塑性变形，成型较为困难。并且其成型坯中存在细微缺陷(孔洞、夹杂、分层和裂纹)，这些细微缺陷在烧结过程中不易消除，可能严重影响产品质量。成型剂的加入可帮助提高毛坯和烧结产品的性能。同时，成型剂必须能够被完全脱除，任何残留都会给烧结产品质量带来隐患。

目前，国内外常用的成型剂主要为石蜡(聚乙二醇PEG和聚乙烯PE等成型剂也有报道)。通常，将石蜡以石蜡汽油的形式与经湿法球磨和干燥后的硬质合金粉末混合，搅拌使得石蜡在硬质合金中分散均匀。也有报道称，直接将难熔金属碳化物、粘结金属和石蜡等混合配料球磨成型。但是这些方法中，粘结金属(如，钴和镍等)在未掺入石蜡之前易被空气中的氧或水蒸气氧化，对细颗粒及超细颗粒尤其如此，硬质合金粉末的质量控制难度大。此外，在未加入成型剂之前的混合配料和球磨工序中易产生大量呼吸性粉尘，污染硬质合金车间的生产环境，严重危害生产工人的身体健康。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种包覆钴粉及其制备方法。该包覆钴粉由钴粉以及包覆在钴粉外表面的石蜡、聚乙二醇或聚乙烯组成。该包覆钴粉代替传统的钴粉作为制备硬质合金的原料使用时，可减少生产过程中产生的粉尘，改善生产车间的环境，同时，包覆在钴粉表面的石蜡、聚乙二醇或聚乙烯能够有效防止钴粉被空气中的氧或水蒸气氧化，从而提高钴粉的质量。

一方面，本发明提供了一种包覆钴粉，由钴粉以及包覆在钴粉外表面的石蜡、聚乙二醇或聚乙烯组成，所述石蜡、聚乙二醇或聚乙烯占钴粉质量的1.5％～2.5％。

其中，石蜡具有无机械杂质、分子量低、为饱和直链烃、高温能够完全挥发和无残留物等优点；聚乙二醇(PEG)完全溶于水并和很多的物质相容，对极性大的物质显示最大的相容性，无毒、无刺激；聚乙烯(PE)为结晶性原料，吸湿性极小，分子链柔性好，键间作用力小，熔体粘度低，流动性极好。石蜡、聚乙二醇或聚乙烯通常作为成型剂在硬质合金制备的成型步骤加入与钴粉混合。

本发明首次提供了一种外表面包覆有适量石蜡、聚乙二醇或聚乙烯的钴粉，可代替传统的钴粉直接作为制备硬质合金的原料。本发明包覆钴粉的粒径大于原始钴粉的粒径，包覆钴粉中的石蜡、聚乙二醇或聚乙烯均匀包覆在原始钴粉的表面。优选地，石蜡、聚乙二醇或聚乙烯占钴粉质量的2％。

本发明包覆钴粉代替传统的钴粉作为制备硬质合金的原料使用时，可减少生产过程中产生的粉尘，改善生产车间的环境，同时，包覆在钴粉表面的石蜡、聚乙二醇或聚乙烯能够有效防止钴粉被空气中的氧或水蒸气氧化，从而提高钴粉的质量。

第二方面，本发明提供了一种包覆钴粉的制备方法，包括以下步骤：分别取钴粉以及钴粉质量1.5％～2.5％的石蜡，将石蜡倒入有机溶剂中溶化形成石蜡-有机溶剂混合物，将石蜡-有机溶剂混合物加入钴粉中，放入行星动力混合机内搅拌混合，真空干燥，制得加蜡钴粉。

其中，有机溶剂为对石蜡溶解度大、沸点低的有机溶剂。优选地，有机溶剂为正己烷、正庚烷、甲苯或乙酸乙酯。更优选地，有机溶剂为乙酸乙酯，这是因为相比之下，乙酸乙酯具有沸点低、容易烘干、闪点燃点高、相对安全、对石蜡的溶解度适中且价格相对便宜的优势。反应过称中有机溶剂通过冷凝回收使用，适合于工业化生产。不同牌号的石蜡溶解温度和混合温度不同。优选地，钴粉与乙酸乙酯的固液比(g/mL)为20～50∶1。更优选地，以乙酸乙酯作有机溶解52号石蜡时，乙酸乙酯和钴粉的固液比(g/mL)为20～25∶1。优选地，有机溶剂的温度为2～50℃。优选地，石蜡占钴粉质量的2％。

搅拌混合时间过短的包覆效果不均匀，搅拌混合时间过长将则增加工业生产的时间成本。优选地，搅拌混合时间为1～5h，搅拌速度为40～100转/分。更优选地，搅拌混合时间为1～2h。搅拌混合过程对温度和压强并无明显要求，常压下低温(2～50℃)即可。随后优选地，真空干燥温度为40～55℃。制得加蜡钴粉后，有机溶剂通过冷凝回收，循环使用。