硬质合金挤压成型剂及其制备、以及在挤压生产中的应用

摘要

本发明公开了一种硬质合金挤压成型剂、其制备、以及在挤压生产中的应用，其组成为：溶剂乙二醇二乙酸酯60～85wt%，粘结剂乙基纤维素10～30wt%，表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚5～10wt%；其制备包括配料、混合、加热搅拌；其在硬质合金挤压生产中的应用，包括：配料，将0.8～3.0wt%的增塑剂聚乙二醇硬脂酸酯与余量的硬质合金原料球磨；干燥制粒得到含增塑剂的混合料；将5～7wt%的成型剂与混合料混合制得挤压喂料；挤毛坯；干燥除去成型剂中的溶剂；毛坯固化、半加工定长，形成半成品；烧结得成品；本发明既能提高产品合格率与劳动效率，降低成本，又能实现原料国产化与安全环保，改善操作环境。

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金成型技术，确切地说，是涉及一种硬质合金挤压生产用成型剂及其制备方法、以及在挤压生产中的应用。

背景技术

粉末挤压成型( PEM ) 是在金属铸坯和高聚物加工的压挤工艺基础之上发展起来的一种新技术。挤压成型是由松散的粉末体压缩,再经拉伸流变而成型, 是硬质合金生产中技术含量很高的领域之一。挤压成型可生产等断面、而长度不受限制的异型件，在硬质合金打印针、印刷电路板钻孔用微型麻花钻、带内螺旋冷却液孔的棒材方面具有无可替代的成型优势。

粉末混合料挤压工艺需采用粘结剂及其它种类的助剂、即成型剂才能实现顺利挤出。挤压成型剂是挤压的关键技术，成型剂的种类以及性能好坏，决定了挤压工艺和生产控制甚至最终产品的质量。目前国际上对挤压成型剂技术掌握得较好的厂家不多，且对挤压技术封锁很厉害。

已公开的专利中，瑞典三高专利SE0950086（2010年）采用的是30~60%聚烯+40~70%蜡+2.5~10%矿油；以及中国专利CN178888A（2004年）采用的是60~85%石蜡+10~30%高聚物+1~5%活化剂；CN10137255A（2008年）采用的是65~80%石蜡+10~20%丁苯橡胶+3~5%邻苯二甲酸二丁脂+3~5%菜籽油+3~%硬脂酸。这些专利都已石蜡为主，石蜡使硬质合金挤压过程对温度的敏感性大，棒材在脱蜡时尤其是大棒材容易产生裂纹，一次合格率低。且以上专利中都不含高沸点溶剂，不能在较低的温度下进行风干与加热干燥，从而不能方便地半加工定长，只能经过预烧后才能半加工，给产品控碳带来难度，增加生产成本。所以存在劳动效率低、产品合格率低、生产成本高等问题。中国专利CN1847348A（2006年）采用了6~10份乙基纤维素+3~7份四氢萘+0.01~0.4份油酸，虽然淘汰了石蜡，并且采用高沸点溶剂四氢萘，可方便地实现半加工定长，产品合格率提高至70%。但是配方中没有起增塑作用的组分，挤压压力大，物料容易氧化难以保存，无法实现大批量生产。四氢萘在制品中挥发速度快，容易导致制品在干燥过程中产生裂纹。四氢萘没有国产商品，进口价格贵且供应影响生产进度。四氢萘具有中等毒性，有损职工健康安全。四氢萘对橡胶密封圈具有腐蚀性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硬质合金挤压成型剂及其制备、以及在挤压生产中的应用，既能提高产品合格率与劳动效率，降低成本，又能实现原料国产化与安全环保，改善操作环境。

本发明的硬质合金挤压成型剂，其组成及质量百分比为：溶剂60%～85%，粘结剂10%～30%，表面活性剂5%～10%。

作为优选，所述溶剂、粘结剂、表面活性剂的质量百分比最好为65%～80%，12%～29%，6%～8%。

所述溶剂、粘结剂、表面活性剂分别为乙二醇二乙酸酯、乙基纤维素、脂肪醇聚氧乙烯醚。

所述乙二醇二乙酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚为液体, 乙基纤维素和聚乙二醇硬脂酸酯最好为固体。

本发明的硬质合金挤压成型剂的制备方法，依次包括：

a.配料：将溶剂、粘结剂、表面活性剂按配比配料；

b.混合：将上述原料加入水浴搅拌器中混合；

c.搅拌：加热至30℃～90℃ 搅拌0.5h～3.0h，获得所述硬质合金挤压成型剂。

本发明的硬质合金挤压成型剂在硬质合金挤压生产中的应用，依次包括：

a、配料，将质量百分比为0.8%～3.0%的增塑剂——聚乙二醇硬脂酸酯与余量的硬质合金原料，直接投入含磨球与湿磨介质的球磨桶中混合；

b、球磨，形成均一的球磨料浆；

c、干燥，将球磨料浆经真空或喷雾干燥制粒得到含增塑剂的混合料；

d、将质量百分比为5%～7%的硬质合金挤压成型剂与含增塑剂的硬质合金混合料一起投入混合器中混合均匀，制得挤压喂料；

e、将挤压喂料投入挤压机挤出毛坯；

f、干燥，挥发除去硬质合金挤压成型剂中的溶剂；

g、毛坯固化进行半加工定长，形成硬质合金半成品；

h、烧结得到硬质合金成品。

本发明以低毒型溶剂乙二醇二乙酸酯（大鼠经口LD5₀6.86g/kg）取代中等毒性溶剂四氢萘(LD₅₀1.62g/kg)，可改善工作环境，比较安全环保；以中性的非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚取代酸性试剂油酸，可避免油酸中羧基对硬质合金的影响，提高产品质量；以聚乙二醇硬脂酸酯取代石蜡用作增塑剂，聚乙二醇硬脂酸酯可溶解于无水酒精，适合以无水酒精作湿磨介质的超细硬质合金，降低氧含量与挤压压力，提高合金的金相组织均匀性；采用本发明的挤压成型剂，有效避免挤压制品在干燥过程产生裂纹。挤压棒产品经过干燥过程而不需预烧过程即可进行半加工定长，可提高生产效率和节约能源。本发明所用原料全部是国产成熟商品，价廉、易购，可有效降低成本和保证正常供应。

附图说明

图1是本发明从制备硬质合金挤压成型剂、混合料及在硬质合金挤压生产中的应用的流程图。

图中各标识表示：

1. 挤压成型剂的溶剂（乙二醇二乙酸酯） 2. 挤压成型剂的粘接剂（乙基纤维素） 3. 挤压成型剂的表面活性剂（脂肪醇聚氧乙烯醚） 4.增塑剂（聚乙二醇硬脂酸酯）  5.挤压成型剂  6.硬质合金原料粉末  7.含增塑剂的硬质合金混合料  8.挤压喂料9.挤压毛坯  10.硬质合金半成品  11. 硬质合金成品

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本发明的硬质合金挤压成型剂，其组成及质量百分比为：溶剂1——60%～85%，粘结剂2——10%～30%，表面活性剂3——5%～10%。作为优选，溶剂、粘结剂、表面活性剂的质量百分比为65%～80%， 12%～29%， 6%～8%。

溶剂、粘结剂、表面活性剂分别为乙二醇二乙酸酯、乙基纤维素、脂肪醇聚氧乙烯醚。其中：乙二醇二乙酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚为液体, 乙基纤维素和聚乙二醇硬脂酸酯为固体。

如图1所示，首先配料：将溶剂、粘结剂、表面活性剂按配比配料；然后将上述原料加入水浴搅拌器中混合；加热至30℃～90℃ 搅拌0.5h～3.0h，制备出本发明的硬质合金挤压成型剂。

本硬质合金挤压成型剂在硬质合金挤压生产中的应用是：

1.配料，将质量百分比为0.8%～3.0%的增塑剂——聚乙二醇硬脂酸酯与余量的硬质合金原料，直接投入含磨球与湿磨介质的球磨桶中混合；

2. 球磨，使增塑剂与硬质合金原料形成均一的球磨料浆；

3.干燥，将球磨料浆经真空或喷雾干燥制粒得到含增塑剂的混合料；

4.将质量百分比为5%～7%的硬质合金挤压成型剂与含增塑剂的硬质合金混合料一起投入混合器中混合均匀，制得挤压喂料；

5.将挤压喂料投入挤压机挤出毛坯；

6.干燥，挥发除去硬质合金挤压成型剂中的溶剂；

7.毛坯固化进行半加工定长，形成硬质合金半成品；

8.烧结得到硬质合金成品。

本发明的挤压成型剂改善了工作环境，比较安全环保，并且所用原料全部是国产成熟商品，价廉、易购，可有效降低成本和保证正常供应。

本发明避免了油酸中羧基对硬质合金的影响，提高产品质量；并且适合以无水酒精作湿磨介质的超细硬质合金，降低氧含量与挤压压力，提高合金的金相组织均匀性；采用本发明的挤压成型剂，还有效避免挤压制品在干燥过程产生裂纹。挤产品经过干燥过程而不需预烧过程即可进行半加工定长，可提高生产效率和节约能源。