一种金刚石金属结合剂制备方法技术

本发明专利技术提供了一种金刚石金属结合剂制备方法，该方法以草酸为沉淀剂，应用并流共沉淀法制备前驱体，以加热分解与氢气还原相结合的简便还原方法生成混合金属粉末，以普氢在常温下按一定条件进行钝化，得到一种高纯度、混合均匀、钝化层含氧量小的产物，钝化后的产物放置５－１５天，以程序升温还原方法测定其含氧量低于４‰。本发明专利技术操作简便，产物且含氧量低，产物具有很好的结合力，可用于制备性能优良的金刚石工具。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于用于金属结合剂
，具体涉及一种金刚石金属结合剂 合金粉的制备方法。
技术介绍
金刚石工具金属结合剂的作用是固结切削元件一金刚石，除电镀金属结 合剂外，其余的都是采用粉末冶金法制成。金属结合剂构成了烧结金刚石制品的核心，它担负着烧结工具中与基体 粘结、把持烧结体内金刚石颗粒不过早脱落、消耗自身不断提供新生金刚石 顺粒刃等作用。它在承受巨大的冲击击与挤压应力的同时，应具有良好的切 削力并保持工具完整，理想的情况是当表层的金刚石逐渐磨耗时，内层的金 刚石则不断地裸露出来，逐渐参与切削，实现金刚石工具的正常自锐。目前，制备金刚石结合剂的方法主要有两种液相法和固相法。液相制 备方法主要有化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法、水热法、微乳液法、微波水热法、冲击波合成法、超临界法和相转化法等。固相法主要有:高能机械研磨、自蔓延高温合成和低温燃烧合成法等。机械混合和化学共沉淀法是制备金刚石结合剂的常用方法，其中化学共 沉淀法是指在包含两种或两种以上金属离子的可溶性盐溶液中，加入适当沉 淀剂，将金属离子均匀地沉淀或结晶出来，再将沉淀物脱水一热分解一还原 而制得金属合金粉末。化学共沉淀法从沉淀过程还分混合共沉淀法与并流共沉淀法，相关方法已有公开报道(金刚石与磨料磨具工程，2007年第3期P47 51)。按沉淀剂不同又可分为氢氧化物、草酸盐、碳酸盐等若干方法，如申请 号为200510134575.3的专利技术"含稀土预合金粉末"提供了一种采用草酸盐法 制备预合金粉末的方法。由于还原得到的金属粉在空气中容易氧化，有必要对产品进行表面钝化。 常用的钝化方法是对由普氢还原后得到的金属粉，切换通入氮气且在氮气 中加入适量氧或空气，使还原产物逐渐在表面形成一层氧化膜。(专利技术专利申请公开说明书，申请号200510107205.0)但该方法加入氧量不易控制，产 品的钝化层含氧量易偏高，切换的步骤也增加了设备和操作的复杂性。
技术实现思路
本专利技术的目的致力于解决产物制备钝化过程中存在的上述问题，提出一 种以草酸为沉淀剂，应用并流共沉淀法制备前驱体，以加热分解与氢气还原 相结合的简便还原方法生成混合金属粉末，以普氢在常温下按一定条件进行 钝化，得到一种高纯度、混合均匀、钝化层含氧量小的金刚石金属结合剂的 方法。本专利技术的技术方案包括制备混合盐溶液，并流共沉淀法制得混合草酸盐 沉淀物，老化，洗涤，抽滤脱水，烘干，分解，还原，钝化，密封包装等步 骤。具体为-取硫酸亚铁、硫酸镍和硫酸铜在室温下按5 6: 3: l的比例配制成混合盐溶液，主物料硫酸亚铁的溶解控制在饱和溶解度的10 40%;草酸作沉淀剂，其浓度为混合盐总浓度的1.0 1.5倍，用氢氧化钠调节反应体系的PH值，调节方法为草酸与氢氧化钠浓度1: 1 3，加入的体积相 等；将等体积混合盐溶液和沉淀剂以及氢氧化钠溶液置于反应器中进行并流 共沉淀，溶液加入速度为0.1 0.4L'min"，反应温度为20 100°C，反应时间 为0.3 2小时，沉淀物老化时间为12 24小时，得混合草酸盐沉淀物；将混合草酸盐沉淀物过滤，洗涤，70 9(TC下干燥6 10小时，在200 600。C下阶梯升温，氢气空速3000h"，分解还原5 11小时；将上述还原后的物品，在普氢气氛下进行钝化，普氢空速为lOOOh—' 4000h_1，钝化温度为10°C 200°C，钝化时间为2 12小时，即得产物。钝化后的产物放置5—15天，以程序升温还原方法测定其含氧量低于4%0 。上述步骤中，沉淀剂采用草酸，而未用草酸钠、草酸铵，避免了草酸钠 带入较多的钠离子，增大洗涤工作量。且草酸成本低于草酸铵；采用并流共 沉淀法制备混合草酸盐沉淀，避免某成分局部过量，使各成分混合更均匀。由于三种金属铁、铜、镍的草酸盐热分解温度均较低，而且草酸铜和草 酸镍大部分直接分解为单质金属，在氢气中加热则在分解的同时发生还原， 还原速度加快。且由于组分间的相互作用，使草酸亚铁的还原变得容易。混合草酸盐在48(TC时大部分还原，在58(TC时完全还原。在普氢气氛下使还原 产物降温，在较低温度下，氢气不再起还原作用，其中的微量氧反而可以用 于钝化，采用一定的氢气空速和通气时间可得到较小含氧量的钝化产物。本专利技术的优点在于以草酸做沉淀剂，应用并流共沉淀法得到草酸盐形 式的前驱体，各组分混合均匀，易分离，易分解、还原，以普氢常温下在一 定条件下钝化，操作简便且含氧量低。本方法制备的合金粉末作为金刚石结 合剂与金刚石有很好的结合力，可用于制备性能优良的金刚石工具。具体实施例方式以下实施例对本专利技术进行详细说明，但不以任何形式限制本专利技术。 实施例l:取原料纯度^96%的主物料FeS04'7H20 28克，^98%的CuS04'5H20 15.3克，^98X的NiSCV6H20 5.4克，配制成体积为1升的混合盐溶液，主 物料的溶解控制在饱和溶解度的10%;取原料纯度^99%的H2C2(VH20，以每23克配制体积为1升的草酸溶 液，作为沉淀剂。取原料纯度^99X的NaOH ，以每7.2克配制体积为1升 的氢氧化钠溶液，将混合盐溶液和沉淀剂、氢氧化钠溶液放入三个高位槽中；并流共沉淀常温常压下，打开高位槽开关，以0.2L'min"的流速，常温常压下通过导管以并流的方式将混合盐溶液和沉淀剂、氢氧化钠引入间歇式机械搅拌反应釜中进行共沉淀反应。反应温度5(TC，反应时间60分钟，沉淀物老化时间为10小时，得混合草酸盐沉淀物；用滤纸对共沉淀进行过滤，然后将滤饼取出用去离子水洗涤，再用滤纸过滤，洗涤两次即可；将过滤洗漆后共沉淀样品置于烘箱中，控制在70 9(TC，干燥6小时；分解还原将烘干后的共沉淀样品置于分解还原炉中，气氛为普氢，空速为3000h",首先排空0.5h，之后升温，于200。C恒温1.5h， 450。C恒温2h， 600。C恒温2h，升温速度为10。Omin";分解还原完成后，样品在普氢保护下降温，普氢空速1000h"下钝化，钝化 时间为12小时，温度15'C,待钝化完成后从反应管中取出样品。金属组份Fe、 Cu、 Ni的收率分别为86.4%、 96.9%、 85.3%，钝化后放置 15天，以程序升温还原方法测定其含氧量为3.64%。。实例2:取原料纯度^96%的主物料FeS04'7H20 56克，^98%的CuS04'5H20 30.6克，^98X的NiSO4.6H2O10.8克，配制成体积为1升的混合盐溶液，主 物料的溶解控制在饱和溶解度的20 %;取原料纯度^99%的H2C2CVH20，以每45.4克配制体积为1升的草酸溶 液，作为沉淀剂。取原料纯度^99^的NaOH ，以每28.8克配制体积为1升 的氢氧化钠溶液，将混合盐溶液和沉淀剂、氢氧化钠溶液放入三个高位槽中；并流共沉淀常温常压下，打开高位槽开关，以0.2Lmin"的流速，常温 常压下通过导管以并流的方式将混合盐溶液和沉淀剂、氢氧化钠引入间歇式 机械搅拌反应釜中进行共沉淀反应。反应温度2(TC，反应时间60分钟，沉淀 物老化时间为16小时，得混合草酸盐沉淀物；用滤纸对共沉淀进行过滤，然后将滤饼取出用去离子水洗涤，再用滤纸过滤，洗涤两次即可；将过滤洗涤后共沉淀样品置于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金刚石金属结合剂制备方法，其特征在于包括下述工艺步骤：　ａ．将硫酸亚铁、硫酸镍和硫酸铜在室温下按５～６∶３∶１的比例配制成混合盐溶液，主物料硫酸亚铁的溶解控制在饱和溶解度的１０～４０％；　ｂ．草酸作沉淀剂，其浓度为混合盐总浓 度的１．０～１．５倍，用氢氧化钠调节反应体系的ＰＨ值，调节方法为草酸与氢氧化钠浓度１∶１～１∶３，加入的体积相等；　ｃ．将等体积混合盐溶液和沉淀剂、氢氧化钠溶液置于反应器中进行并流共沉淀，溶液加入速度为０．１～０．４Ｌ.ｍｉｎ↑［－１ ］，反应温度为２０～１００℃，反应时间为０．３～２小时，沉淀物老化时间为１２～２４小时，得混合草酸盐沉淀物；　ｄ．将混合草酸盐沉淀物过滤，洗涤，７０～９０℃下干燥６～１０小时，在２００～６００℃下阶梯升温，氢气空速３０００ｈ↑［－１］ ，分解还原５～１１小时；　ｅ．将上述还原后的物品，在普氢气氛下进行钝化，普氢空速为１０００ｈ↑［－１］～４０００ｈ↑［－１］，钝化温度为１０℃～２００℃，钝化时间为２～１２小时，即得产物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李利民，刘寿长，宋尚德，王向宇，卫志强，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]