SE522462C2 - Metod att tillverka hårdmetallkroppar innefattande bildande av en slurry och en slurry - Google Patents

Description

20 25 30 35 522 462 Q a a ø nu 2 EP-A-1153652 avser användning av PEI vid framtagning av dis- pergerade suspensioner av WC och Co i vatten eller vatten-etanol- blandningar. PEI angavs ha dispergerande effekt vid koncentratio- ner över 0.3 % i förhållande till råmaterialvikten i vattenbase- rade slammor med 3.5 vikt% polyetylenglykol (PEG) närvarande. I vatten-etanolblandningar var den lägsta PEI-koncentration som an- gavs ha dispergerande effekt 0.3 vikt% i en slurry av WC, TaC, TiC, TiN och Co-pulver i en blandning av 90 vikt% etanol och 10 vikt% vatten. Skydd yrkas för ett koncentrationsintervall av 0.1- 10 vikt% av en polyetylenimin-baserad polyelektrolyt.

Det har nu överraskande visat sig att en tillsats av 0.01- <0.1 vikt% PEI till slammor innehållande etanol, vatten, PEG och pulverråmaterial för produktion av wolframkarbidbaserade hårdme- taller ger en radikal minskning av slurryns viskositet. Slammor med tillsatsen kan därför vara mer koncentrerade. Smärre volymer av etanol-vatten åtgår därför både för malning och för den efter- följande ursköljningen av kvarnen vid tömningen. Dessutom minskas maltiden och energibehovet vid den följande torkningen av slurryn.

Beroende på prioritering kan minskningen i viskositet även använ- das uteslutande för minskad användning av etanol-vatten (maltid ändras ej) eller användning av maltid (etanol-vattenvolym ändras ej).

Uppfinningen avser framtagning, hantering och spraytorkning av slammor avsedda för produktion av wolframkarbidbaserade hårdme taller. Uppfinningen är användbar för alla vanliga kornstorlekar, dock speciellt för l-5 pm. För användning i slammor innehållande WC och Co med sammanlagt upp till l vikt% TaC, NbC och TiC av rå- materialvikten är PEI-koncentrationen i förhållande till råmateri alvikten 0.02-0.06 vikt%, företrädesvis 0.03-0.05 vikt%. För an- vändning i slammor innehållande WC och Co med sammanlagt 1-15 vikt% TaC, NbC, TiC och/eller Ti(C,N) av råmaterialvikten är PEI- koncentrationen 0.01-0.05 vikt%, företrädesvis 0.02-0.04 vikt%.

Molekylvikten för PEI är 1000-50000, företrädesvis 10000-30000.

Mer speciellt består under malning en normal slurry av en suspen- sion av 77-88 vikt% pulverråmaterial (beräknat på kombinerad vikt 10 ß 20 25 30 35 522 462 n ø n . .- av råmaterial och vätska), företrädesvis 79-86 vikt%, i en vätska sammansatt av 70-80 vikt% etanol, och vatten. Med PEI närvarande består slurryn av 78-89 vikt% av pulverråmaterial, företrädesvis 80-87 vikt%. Efter tömning och ursköljning av kvarnen består nor- mal slurry av 65-79 vikt% råmaterial, företrädesvis 67-77 vikt%.

Med PEI närvarande består denna slurry av 67-81 vikt% råmaterial, företrädesvis 69-79 vikt%. Förutom ovannämnda råmaterial kan mindre mängder sot eller wolframmetall tillsättas för att styra kolhalten i det sintrade materialet. I den använda etanolen ingår 4 vikt% metyletylketon (MEK). PEG-halten är 0.5-3.5 % av pulvrets råmaterialvikt. Medelmolekylvikten för PEG är 1000-7000.

Förutom ovannämnda råmaterial kan även andra ämnen användas.

I en föredragen utföringsform ingår zirkoniumkarbid och/eller haf- niumkarbid.

Förutom hårda faser såsom wolframkarbid och TaC, NbC och TiC, kan även mindre mängder (mindre än 1 vikt%) kromkarbid och/eller vanadinkarbid tillsättas för att hämma korntillväxt under sintring.

Exempel 1 Viskositetsmätningar utfördes på en slurry innehållande råma- terial för produktion av en hàrdmetall. Råmaterialet bestod av 90.4 vikt% WC med mald kornstorlek (Fishermätning, FSSS, malning enligt ASTM) av omkring 3.6 pm, 9.0 vikt% Co med Fisherkornstorlek omkring 2.0 pm och 0.6 vikt% av (Ta,Nb)C (metallviktförhållande 90/10) med Fisherkornstorlek omkring 2.3 um. Dessutom ingick poly- etylenglykol (PEG 3400) med 2.1 % av råmaterialvikten. Den fly- tande fasen i slurryn bestod av en blandning av etanol (75 vikt%) och vatten. Viktsförhållandet mellan råmaterial och vätskefas var 76/24. Viskositetsmätningen gjordes vid rumstemperatur med använd- ning av en Contraves viskometer (1814, TVB) med kontinuerlig omrö- ring av slurryn. En 30 vikt% vattenlösning av PEI (levererad av Sigma-Aldrich Sverige, produkt no. 40,872-7) med medelmolekylvikt 25 000 tillsattes slurryn som fanns i en bägare under mätningarna.

Före tillsatsen av PEI-lösningen var den uppmätta viskositeten 23 10 15 20 25 30 522 462 (godtyckliga enheter specifika för utrustningen). Vid tillsatsen av PEI-lösningen minskade viskositetsvärdet gradvis till 15 enhe- ter vid en koncentration av 0.04 vikt% PEI. Ytterligare tillsats av PEI-lösning resulterade inte i ytterligare minskning av visko- siteten.

Exempel 2 Viskositetsmätningar enligt ovan gjordes på en slurry enligt ovan där PEGen hade en medelmolekylvikt av 5400-6600 (PEG 6000).

Före tillsats av PEI-lösning var den uppmätta viskositeten 31 en- heter. Vid tillsats av PEI-lösning minskade viskositeten gradvis till 16 enheter vid en koncentration av 0.04 vikt% PEI. Ytterli- gare tillsats av PEI-lösning resulterade inte i ytterligare minsk- ning av viskositeten.

Exempel 3 Viskositetsmätningar enligt ovan gjordes på en slurry inne- hållande råmaterial för produktion av hårdmetall. Råmaterialet be- stod av 80.7 vikt% WC enligt Exempel 1, 6.3 vikt% Co enligt Exem- pel 1, 5.9 vikt% (Ta,Nb)C (metallviktförhàllande 63/37) med Fisherkornstorlek omkring 2.6 um, 4.3 vikt% (Ti,W)C (karbidvikt- förhållande 50/50) med Fisherkornstorlek omkring 4.2 um och 0.3 vikt% Ti(C,N) med C/N viktförhållande 67/33 och Fisherkornstorlek omkring 3.2 um. Dessutom ingick polyetylenglykol (PEG 3400 och PEG O 1500) i koncentrationerna 1.8 respektive 0.4 6 av råmaterialvik- ten. Vätskefasen i slurryn bestod av en blandning av etanol (75 vikt%) och vatten. Viktförhàllandet mellan råmaterial och vätske- fas var 76/24. Före tillsatsen av PEI-lösningen var den uppmätta viskositeten 32 enheter. Vid tillsats av PEI-lösning minskade vis- kositeten gradvis till 15 enheter vid en koncentration av 0.03 vikt% PEI. Ytterligare tillsats av PEI-lösning resulterade endast i en smärre minskning av viskositeten.

W U 20 Exempel 4 Ett prov i fullskaleproduktion gjordes på följande sätt. En sats råmaterial för produktion av hårdmetall enligt Exempel 1 fylldes i en kulkvarn tillsammans med PEG och etanol-vattenbland- ning enligt Exempel 1. Till kvarnen tillsattes en 30 vikt% vatten- lösning av PEI så att PEI-koncentration uppgick till 0.04 % av rå- materialvikten. Den tillsatta vätskevolymen och maltiden minskades med 10 respektive 20 % jämfört med de normala värdena. Efter mal- ning mättes viskositeten på ett slurryprov direkt från kvarnen.

Det erhållna värdet var 94 enheter. Det motsvarande värdet för en slurry erhållen från samma råmaterial vid normal procedur, d v s normal vätskevolym och normal maltid, var >lOO enheter (utanför skalan). Den låga viskositeten underlättade tömningen av kulkvar- nen; volymen etanol-vatten för ursköljning kunde därför reduceras med 10%. Den totala volymen av slurryn, inklusive sköljvätska, minskade därför med 8%. Viskositeten av denna slurry var 21 enhe- ter medan värdet för den motsvarande normala slurryn var 30 enhe- ter. Den mindre volymen resulterade i minskning av tiden för den efterföljande spraytorkningen med 9 %. De resulterande granulerna såväl som hårdmetallen erhållen efter sintring var av normal kva- litet.

Claims (10)

N U 20 25 30 35 522 462 éø Krav

1. Metod att tillverka hårdmetallkroppar baserade på wolfram- karbid och med bindefas baserad på Co eller kombinationer av Co, Ni och Fe, eller av Ni och Fe med pulvermetallurgiska metoder om- fattande våtmalning i alkohol eller vatten eller en blandning därav av pulver och pressmedel till slurry, torkning av slurryn för att bilda granulat genom spraytorkning, pressning av granula- tet for att bilda kroppar av önskad form och storlek och slutligen sintring, k ä n n e t e c k n a d av tillsats till slurryn av 0.01-<0.1 vikt% av en polyetylenimin-baserad polyelektrolyt och att pressmedlet utgörs av PEG i en halt av 0.5-3.5 % av pulvrets råmaterialvikt.

2. Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av tillsats av 0.02-0.06 vikt% av en polyetylenimin-baserad polyelektrolyt till hårdmetallslurry innehållande WC och Co med sammanlagt upp till 1 vikt%

3. Metod enligt krav 1, TaC, NbC och TiC av råmaterialvikten. k ä n n e t e c k n a d av tillsats av 0.01-0.05 vikt% av en polyetylenimin-baserad polyelektrolyt till hårdmetallslurry innehållande WC och Co med sammanlagt 1-15 vikt% TaC, NbC och TiC av råmaterialvikten.

4. Metod enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att medelmolekylvikten av den polyetylenimin-baserade poly- elektrolyten är 1000 till 50000.

5. Metod enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att medel- molekylvikten av den polyetylenimin-baserade polyelektrolyten är 10000 till 30000.

6. En hårdmetallslurry med viskositet lämplig för spraytork- ning avsedd för tillverkning av hårdmetallkroppar k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller 0.01-0.06 vikt% av en polyetyleni- min-baserad polyelektrolyt.

7. En slurry enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller 0.02-0.06 vikt% av en polyetylenimin-baserad poly- elektrolyt och WC och Co med sammanlagt upp till l vikt% TaC, NbC och TiC av råmaterialvikten. _

8. En slurry enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller 0.01-0.05 vikt% av en polyetylenimin-baserad poly- 522 462 ß elektrolyt och WC och Co med sammanlagt 1-15 vikt% TaC, NbC och TiC av råmaterialvikten.

9. En slurry enligt något av kraven 6-8, k ä n n e t e c k n a d av att medelmolekylvikten av den polyetylenimin-baserade poly- elektrolyten är 1000 till 50000.

10. En slurry enligt krav 9, kïä n n e t e c k n a d av attt medelmolekylvikten av den polyetylenimin-baserade polyelektrolyten är 10000 till 30000.