[发明专利]由硬质金属或金属陶瓷制备颗粒物料和成型部件的方法

说明书

本发明涉及一种通过注射成型颗粒物料来制备成型部件的方法，所述颗粒物料包括硬质材料相、金属粉末和有机粘合剂的混合材料，本发明还涉及一种制备这类颗粒物料的方法。

包括渗碳硬质材料或金属陶瓷的注射成型部件是这样来制得的：根据各种情况的需要对颗粒物料进行注射成型，除去粘合剂再烧结。这类方法在文献1中已广泛叙述，例如EP-A-0413231，0444475，0446708和0465940。

用于注射成型的颗粒物料是通过用有机粘合剂来混合，例如捏合，一种硬质材料相和一种金属组分而制备的。所述的金属组分一般包括促使硬质材料相颗粒之间的粘结的粘合剂金属。迄今为止，在与有机粘合剂混合之前，金属组分与硬质材料相必须先相互混合，以便在颗粒物料中获得均匀的颗粒分布，并且能够防止例如粘合剂“缩坑”之类的形成。这种预先混合一般是通过研磨，例如在球磨机中进行，并添加至少一种溶剂如醇。预混合的需要，描述在例如EP-B 0443048和EP-B 0516165中。研磨中产生的热量导致软组分在硬组分上的“放置”(placing)。这导致各组分特别长时间的均匀混合。这种放置效果(placing effect)由D.A.Moyle描述在例如Proceedings of 1993 Powder Metallurgy WorldCongress，pages 1244-1247(Japan Society of Powder and PowderMetallurgy)。

前述方法的一个不足就是为得到很均匀的用于注射成型的颗粒物料，要付出很高的成本，尤其是组分的预混合要球磨高达48小时。

本发明的目的是提供一种制备用于注射成型的颗粒物料的方法，它技术简便却有相对较好的效果。颗粒物料的均匀性和由其制成的成型部件的优越的材料性能应尽可能得以保持。

我们发现该目的可通过以下用来制备颗粒物料的方法得以实现。其中，通过一种硬质材料相与一种金属粉末和粘合剂混合，并造粒，并且，在与粘合剂混合之前，无须进行硬质材料相和金属粉末的预混合，粘合剂根据DIN53735，在195℃和2.16kg载荷下的粘度为20-200cm³/10分钟，优选30-100cm³/10分钟。一般而言，金属粉末是一种增强颗粒与颗粒之间粘结的粘合剂金属粉末。硬质材料相和金属相均可由多种不同材料构成。

除了上述的硬质材料相、金属组分和粘合剂之外，所述颗粒物料还可含有用于分散和表面改性目的的有机添加剂。此外，在颗粒物料中还可混入润湿剂、增塑剂或能影响颗粒物料在成型时的流变性的其它助剂。

出人意料地，使用具有上述粘度的粘合剂能够省去金属组分和硬质材料相的预混合步骤。这是基于以下原因：即将这些组分与高粘度有机粘合剂混合，导致混合物中高的剪切力，因此可以避免硬质材料相或金属组分颗粒的团聚，或即使发生团聚也能再分散开。这导致各组分在颗粒物料中很均匀的分布，而且这也在最终成型部件的相应性能中得以反映。本发明方法的使用也提高了在注射成型过程中颗粒物料的流动性质，由此可使复杂形状部件的成型变得容易。最后，脱去粘合剂的时间也明显缩短。

原则上讲，金属组分和硬质材料相与粘合剂的混合可以通过所有已知的合适方法来进行。典型地，这些组分在150-200℃之间挤出或捏合，然后冷却，造粒。

能够省去预混合步骤的粘合剂具体是高粘度粘合剂，包括，优选是由至少70重量％的至少一种聚缩醛，尤其是至少一种聚氧化亚甲基或聚氧化亚甲基均聚物或共聚物组成。该粘合剂的这种第一组分的粘度，根据DIN 53735，在195℃和2.16kg的载荷下优选在25-50cm³/10分钟，从而能产生粘合剂的上述的总体粘度。至于粘合剂的第二组分，可以使用不超过30重量％的另外的聚合物，优选聚丁二醇缩甲醛，聚乙烯或聚丙烯，或至少两种这类聚合物的混合物。此处的聚丁二醇缩甲醛优选具有6000-80000的相对分子量。在EP413231，EP444475，EP446708和EP465940中也描述了可用于本发明目的并具有合适粘度的聚缩醛粘合剂。所述粘合剂在颗粒物料中的体积分数优选地为30-70％。

优选的是，所述方法中所用的硬质材料相是硼或过滤金属，尤其是元素周期表中第IVa、Va或VIa族元素的碳化物、氮化物或碳氮化物中的至少一种的粉末。使用的金属粉末优选是选自Fe、Co、Ni、Cr、Mo和W的元素的粉末或合金粉末中的至少一种，更优选是Co、Ni或Cr。

优选地，金属粉末和/或硬质材料相粉末的平均粒径小于40μm，更优选小于20μm。