钴金属粉末制造技术

本发明专利技术涉及作为用于制备金刚石工具和／或硬质合金工具和／或耐磨敷层的粘结金属的钴金属粉末，并涉及由其生产的复合烧结制品。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用作制备金刚石工具和/或硬质合金工具和/或耐磨敷层的粘结金属的钴金属粉末，并涉及由其生产的复合烧结制品。已知钴金属粉末可通过熔融金属雾化来生产。日本专利申请书53-093165叙述了雾化钴金属的生产和使用。根据该文献，通过研磨和激波回火处理收集的雾化粗制品，以获得希望的六方晶相/立方晶相的比例。研磨工序增加钴金属粉末的成本，也是杂质来源。虽然钴金属粉末可通过熔体雾化非常便宜地生产，但用该方法获得的粉末完全不适合用作粘结金属，例如用于生产金刚石工具，因为由于球状颗粒形状和颗粒尺寸在一般的800-900℃烧结温度下不能形成足够硬度的致密的复合烧结制品。雾化钴金属粉末的热压复合烧结制品性能不令人满意主要归因于预压坯的压缩度不足，这是由于球状颗粒形状，相对窄的颗粒尺寸分布和粗糙的初级颗粒(图2)。通过热压也不能获得所需的至少8.5g/cm3的密度。对比起来，在高温下用氢还原含氧钴化合物可获得适合用作基质材料的FSSS值3-5μm的所谓400目粉末(附图说明图1中)的钴金属粉末。通过400目筛从接受的粉末获得这种名称的粉末。这种粉末可满足作复合材料基质金属所期待的满意的硬度和烧结密度的要求。但是，400目粉末具有非常高的杂质比率。众所周知，铝、钙、钠、镁和硅很容易同钴金属粉末的氧形成稳定的氧化物。这些稳定的氧化物在金刚石切片中引起不希望的孔隙。在硬质合金情况下，如果超量存在上述杂质和硫，诱发的孔隙降低强度。所以，对两种用途都需要低杂质含量的钴金属粉末。根据在冶金初级阶段中进行的纯化工作量，钴金属粉末的纯度可改善而满足要求。用于生产特纯钴金属粉末的费用当然很大，所以这种粉末非常贵。本专利技术的目的是提供不具有任何上述粉末的缺点的钴金属粉末。现发现呈现所需性能的钴金属粉末。本专利技术涉及用作制备金刚石工具和/或硬质合金工具和/或耐磨敷层的粘结金属的钴金属粉末，其特征在于20-80%(重量)为光测定颗粒尺寸5-150μm的雾化钴金属粉末，平衡到100%(重量)的为光测初始颗粒尺寸小于3μm的任意团聚的钴金属粉末。从下面结合附图对优选实施方案的详细叙述可明显看出其它的目的、特别和优点。图1-4是扫描电镜显微金相照片(1000×20kv)，包括现有技术粉末(图1-还原氧化钴粉末)，水雾化钴粉末(图2-见下面实施例2)，按照本专利技术优选实施方案的二组分钴粉末(图3-见实施例2)和用二组分钴粉末热压制品的表面(图4-见实施例2)。本专利技术钴金属粉末具有从氧化物或含氧化合物还原获得的钴金属粉末的有价值优点，并含更少量的上述关键性杂质。在优选的实施方案中，含小于20ppm的Al，小于20ppm的Ca，小于30ppm的Na，小于20ppm的Mg，小于30ppm的S和小于75ppm的Si。本专利技术钴金属粉末是雾化的钴金属粉末与用氢还原的细钴粉末的混合物。虽然本专利技术钴金属粉末在技术使用上的高适用性实际上在于混合物中含量的20%(重量)为用氢还原的雾化细钴金属粉末，从有价值意义的观点看，该含量上限直到80%(重量)还是允许的。该混合物的粉末冶金特性在上述限制内也是良好的。雾化钴金属粉末的量优选30-70%(重量)。水雾化的主要为球状的钴金属粉末和气雾化的主要是球状的钴金属粉末都适合用作雾化钴金属粉末。结晶钴金属粉末优选具有BET表面大于0.8m2/g(用氮1-点方法(DIN66131)测定)。在一个优选的实施方案中，本专利技术钴金属粉末具有小于1.4kg/cm3的表观密度。利用本专利技术钴金属粉末有利的颗粒尺寸分布的优点，热压后可获得至少8.5g/cm3的密度，致使该粉末特征在于极好的压缩度。在本专利技术钴金属粉末的另一个优选的实施方案中，在热压试板上测量时，该粉末洛氏硬度至少为98HRB。本专利技术钴金属粉末很合适粉末冶金制备金刚石工具和/或硬质金属，其中钴任选的与其它一般基质金属一起是粘结相。所以，本专利技术也涉及由硬质合金粉末和/或金刚石粉末和粘结金属制备的复合烧结制品，本专利技术的钴金属粉末任意地同其它金属粉末一起被用作粘合性金属。下面的实施例非限制性的描述本专利技术。实施例1(70∶30混合物)将0.7kg平均颗粒尺寸1.7μm的通过63μm筛网过筛，其表观密度为1.2g/cm3(图1)的细钴金属粉末(用氢还原氧化钴得到)在“Turbula”混合器中同0.3kg通过38μm筛网，其表观密度3.3g/cm3(图2)的水雾化钴金属粉末(11.7μmFSSS)混合1小时。这样获得的产品具有FSSS值2.2μm且表观密度为0.73g/cm3。同现有技术的400目钴金属粉末相比，关键杂质含量明显降低(表2)。烧结试验对于烧结试验，将混合的粉末加到直径约30mm的圆形石墨模中并在下列条件下热压加热梯度180k/分烧结温度830℃(在石墨模中测量)烧结压力350N/mm2保温时间3分钟这样获得的试板最终密度为8.54g/cm3，硬度(洛氏B)为101.6HRB。实施例2(60∶40混合物)将0.6kg BET 表面为1.11m2/g，平均颗粒尺寸为1.7μm(FSSS)，通过63μm筛网过筛的，表观密度为1.2g/cm3(图1)的细钴金属粉末的犁片混合器中同0.4kg BET表面为0.73m2/g(通过氮1-点法(DIN66131)测定)，通过38μm筛网过筛的，表观密度为3.3g/cm3(图2)的水雾化钴金属粉末(11.7μm FSSS)混合60分钟。获得的钴金属粉末(图3)具有FSSS值为2.6μm，BET表面为0.74m2/g，且表观密度为0.8g/cm3。同一般的400目钴金属粉末相比化学杂质含量明显降低(表2)。实施例1所述热压试板密度为8.54g/cm3，硬度为101.2HRB。图4清楚地表明在抛光和腐蚀的试样中，大的圆形钴颗粒在细初晶中仍是完整的。实施例3(50∶50混合物)将0.5kg平均颗粒尺寸0.9μm，BET表面为1.85m2/g，通过100μm筛网过筛的(表观密度0.8g/cm3)的细钴金属粉末(由氢氧化钴还原获得)在“Turbula”混合器中同0.5kg BET表面为0.73m2/g的水雾化钴金属粉末(11.7μm FSSS)混合15分钟。获得的混合物FSSS值为1.5μm FSSS，BET表面为1.06m2/g，表观密度为0.8g/cm3。实施例1中，在热压试板上测得硬度为100.4HRB，密度为8.5g/cm3。比较例1(100%水雾化钴金属粉末＜63μm)按照实施例1，将通过63μm筛网过筛的，FSSS值为12μm的纯水雾化钴金属粉末热压，热压温度不同。在按下面条件获得的试板上测得下列硬度值热压烧结试验加热梯度180k/分烧结压力350N/mm2保持时间3分钟结果烧结温度硬度值(HRB) 密度800℃压碎,不能测硬度未测出850℃257.0900℃407.5950℃477.8在任何情况下雾化钴金属粉末也不能达到要求的最小密度8.5g/cm3或最小硬度98HRB。实施例5(100%水雾化钴金属粉末＜38μm)在按照实施例1所述的条件下将通过38μm筛网过筛的(图2)，FSSS值为11.8μm的纯水雾化钴金属粉末热压，在试板上测出硬度为80HRB。尽管更细地过筛，仍不可能达到要求的最小密度或最小硬度。实施例1-3的数据和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可用作制备金刚石工具和／或硬质合金工具和／或耐磨敷层的粘结金属的二组分的结晶钴金属粉末，其特征在于第一种组分为２０－８０％（重量）的基本上包括光学测定颗粒尺寸为５－１５０μｍ的雾化钴金属粉末，第二种组分为平衡至１００％（重量）的基本上包括光学测定初级颗粒尺寸小于３μｍ的还原钴金属粉末。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M赫内，
申请(专利权)人：HC施塔克公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]