一种超细钴粉及其制造工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种超细钴粉及其制造工艺，该工艺包括如下步骤：将碳酸钴或草酸钴的粉料置于高能球磨罐内，按照粉料的重量，分别以不同比例加入研磨分散剂和硬质合金的磨球；将球磨罐内抽真空，然后通入氩气保护；密封球磨罐，控制球磨罐转速、进行高能球磨，球磨一段时间后得到超细碳酸钴或超细草酸钴的粉末；将得到的超细碳酸钴或草酸钴的粉末在Ｈ↓［２］气氛中还原，得到氧含量≤０．５％、费氏粒度＜０．６μｍ的钴粉。本发明专利技术超细钴粉成品能有效提高硬质合金产品的质量，且其生产工艺简单、成本低廉，适合于常规生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硬质合金材料，更具体地说,本专利技术涉及一种超细钴粉 及其制造方法。
技术介绍
超细硬质合金具有优异的性能，是硬质合金发展的重要方向。生产超细硬质合金必须添加超细Co粉。因此，高质量超细Co粉是生产超细硬质合 金的重要原料之一。开发含超细Co粉，对制备高、精、尖的硬质合金产品， 提高我国硬质合金生产工业水平意义重大。目前，由于国内生产技术水平落后，与发达国家水平相比，我国的硬质 合金产品质量较差，大部分产品性能仍偏低，属于低技术含量和低附加值的 初级产品，使用寿命较短，平均售价较发达国家约低20 100%。这其中的一 个主要原因是，国内企业在超细硬质合金原料中添加的钴粉粒度较粗，通常 其费氏粒度大于0.6pm，而超细硬质合金的制备要求匹配高质量超细钴粉 (例如费氏粒度小于0.6pm，氧含量《0.5%)才可能获得更好的使用性能。
技术实现思路
针对现有技术的上述缺点，本专利技术的目的是要提供一种超细钴粉及其制造工艺，其具有如下优点该超细钴粉成品能有效提高硬质合金产品的质量, 且其生产工艺简单、成本低廉，适合于常规生产。为此，本专利技术的技术解决方案之一是一种超细钴粉的制造工艺，该制造 工艺包括如下步骤步骤A，将碳酸钴或草酸钴的粉料置于高能球磨罐内，按照粉料的重量，分别以不同比例加入研磨分散剂和硬质合金的磨球； 步骤B，将球磨罐内抽真空，然后通入氩气保护；步骤C，密封球磨罐，控制球磨罐转速、进行高能球磨，球磨一段时间 后得到超细碳酸钴或超细草酸钴的粉末；步骤D，将得到的超细碳酸钴或草酸钴的粉末在H2气氛中还原，得到氧 含量《0.5%、费氏粒度〈0.6nm的钴粉。与现有技术相比，本专利技术的制备工艺采用高能球磨机设备，将原料粉末 与特有研磨分散剂按一定配比作机械混合、在惰性气体保护下、采用硬质合 金磨球、对工业级的原料粉末作中长时间研磨球磨机中的回转机械能传递 给原料粉末，而原料粉末在球磨介质的反复冲撞下，承受冲击、剪切、摩擦 和压縮多种力的作用，经历反复的粉碎，挤压、晶体破坏、晶体重构及冷焊 合等历程，从而形成超细粒子粉末。经试验证实，加入本专利技术钴粉可使得硬 质合金块体材料的硬度和抗弯强度大幅提高。而且，本专利技术的制备工艺简单， 成本低廉，适合于常规生产工艺，除高能球磨设备、普通还原电炉外，不需 其它额外设备。本专利技术工艺方法的具体改进和优点还包括所述步骤A中，控制粉料研磨分散剂的重量比例为100: 0.5 2，控 制粉料磨球的重量比例为1: 5 20。这样能使得粉料得以充分的分散、充 分的研磨。本专利技术采用市场易得且合适的原料、设备进行生产所述步骤A中，所 述硬质合金磨球的材质牌号为YG10;所述碳酸钴或草酸钴粉料为工业原料 级，其费氏平均粒度为0.5 20iim。所述磨球直径为4)6 4)30ram，其中4>6与4)30mm磨球的重量比例为1.5-2.5:1。这样能使得粉料得以充分、高效研磨。所述步骤A中，所述研磨分散剂为两亲性的硬脂酸。所述研磨分散剂为 十八酸。本专利技术工艺采用硬脂酸作为研磨分散剂，而优选十八酸。因为其是 一种两亲性的有机酸，除具有表面活性作用，其端基的羧酸基几乎同所有金 属离子都有较强的配位作用，再者，硬脂酸的熔点较低(约70'C)，低温熔 融的硬脂酸酸可作为金属氧化物、氢氧化物、硝酸盐或有机羧酸盐等的溶剂， 使得各种金属离子在其液相中达到高度均匀稳定的混合。本专利技术的工艺方法 充分利用了硬脂酸兼有配合剂和表面活性剂的均匀、稳定的双重混合作用， 完全避免了在球磨过程中以水作为分散剂，从而有效地防止了金属离子的水 解沉淀现象，大大提高了本专利技术方法的效率和工艺适应性。为减少氧化副反应、保证最佳球墨效果，所述步骤B中，球磨罐抽真空 至10—2 10—5Pa，通入的保护氩气的压力为102 103Pa;所述步骤C中，控制 球磨罐转速为300 500转/分钟、球磨时间为20 50小时。所述步骤D中，所述还原温度为450—50CTC，所述还原操作的时间 1.2 —1.6小时。相比常规还原温度500 — 550。C，本专利技术还原操作温度低了 50°C，相比常规还原时间1.5—2小时，本专利技术还原操作时间减少了 20%， 因而，本专利技术还原操作能够减少能耗、提高效率。本专利技术的另一技术解决方案是一种超细钴粉，该钴粉是以碳酸钴 (CoC03)或草酸钴(CoC2042H20)粉料为原料制得，而所述超细钴粉是所述粉料经过硬质合金磨球的高能球磨、H2气还原后制得。所述超细钴粉的费氏粒度〈0.6^im，其氧含量《0.5%。 本专利技术的超细钴粉产品具有如下优点1、本专利技术的钴粉费氏粒度小于0.6pm，且氧含量《0.5%，与此对照目前国家标准规定超细钴粉的平均费氏粒度为l一1.5Mfli，而国内外能批量 供货的极细钴粉平均费氏粒度范围为0.65-l.OMm;平均费氏粒度小于 0.60Mm、且氧含量《0.50%的钴粉的批量供货还未见报道。因此，目前本发 明工艺制得的钴粉质量指标在国内外尚属领先。2、 本专利技术产品的制备工艺简单，适合于常规设备生产，成本低廉。3、 用本专利技术的超细钴粉制备出的超细硬质合金产品，其耐磨性和硬度， 抗弯强度和断裂韧性都有较大提高与普通钴粉制得硬质合金相比，用本发 明的超细钴粉作粘结相所制成的硬质合金块体材料，其耐磨性提高10 30%， HRA提高0. 5 2，抗弯强度提高5 20%，断裂韧性提高10 20%，可广 泛用于硬质合金制作刀具、钻具、模具、量具及各种耐磨零件。以下结合具体实施例对本专利技术做进一步说明。具体实施例方式实施例1:1、将平均粒度为10pm的工业级碳酸钴粉料和W(wt)的研磨分散剂加 入高能球磨罐内，按(重量比)粉料球二l: 10的比例加入YG10硬质合金 磨球，磨球直径为4>6 <1)30 ram，小6:小30(wt)二2: 1;3、 将球磨罐抽真空至10—3 Pa，通入氩气保护，氩气压力为l(fPa;4、 将充满氩气的球料罐密封严实后，开始进行高能球磨，设备为行星 式高能球磨机，控制球磨罐转速为300转/分钟、球磨时间为40小时，得到 超细碳酸钴、以及微量超细混合氧化钴粉如CoO、 Co203、 0)304等。5、 将超细碳酸钴在H2中还原，控制还原温度为46CTC,还原操作维持 1.4小时，得到氧含量=0.45%、费氏粒度-0.55^im的钴粉。本实施例得到的Co粉成品，经与商用超细WC粉混合后，获得WC90X —0)10%的硬质合金混合粉末，经过压制、脱蜡和烧结工艺，制成超细硬质合 金块体材料。与用较粗Co粉(0.65-1. 0Wn)和相同比例制成的超细硬质合 金块体材料相比，本实施例制得的硬质合金产品硬度提高0. 5 HRA，抗弯强 度提高5%。 实施例2:1、将平均粒度为2pm的工业级草酸钴粉料和l%(wt)的研磨分散剂加入 高能球磨罐内，按(重量比)粉料球二l: 15的比例加入YG10硬质合金磨 球，磨球直径为4>6 4>30 mm， 4>6: <J>30(wt)=2: 1;3、 将球磨罐抽真空至10—3 Pa，通入氩气保护，氩气压力为l()3pa;4、 将充满氩气的球料罐密封严实后，开始进行高能球磨，设备为行星 式高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超细钴粉的制造工艺，该制造工艺包括如下步骤：步骤Ａ，将碳酸钴或草酸钴的粉料置于高能球磨罐内，按照粉料的重量，分别以不同比例加入研磨分散剂和硬质合金的磨球；步骤Ｂ，将球磨罐内抽真空，然后通入氩气保护；步骤Ｃ，密封球 磨罐，控制球磨罐转速、进行高能球磨，球磨一段时间后得到超细碳酸钴或超细草酸钴的粉末；步骤Ｄ，将得到的超细碳酸钴或草酸钴的粉末在Ｈ↓［２］气氛中还原，得到氧含量≤０．５％、费氏粒度＜０．６μｍ的钴粉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘沙，许开华，
申请(专利权)人：深圳市格林美高新技术股份有限公司，中南大学，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]