專利名稱：制備w+c混合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備碳化鎢粉末的原料W+C混合物的方法，特別是一種用費(fèi)氏粒度I 9 i! m的鎢粉，采用無需研磨介質(zhì)的混合裝置內(nèi)帶攪拌螺旋的混合器制備均勻的W+C混合物的方法。
背景技術(shù)：
由于碳化鎢具有硬度高、抗壓性和耐磨性好以及與鈷的濕潤性好等諸多優(yōu)異的性能，使得碳化鎢粉末成為制備硬質(zhì)合金的主要原料，碳化鎢粉末的總碳量、游離碳量和純度對合金的性能有顯著影響。配碳是將鎢粉與炭黑在混合裝置中混合，制備均勻的W+C混合物的過程，W+C混合物是制備碳化鎢粉末的原料。因此，配碳是決定碳化鎢粉末總碳量是否合格的關(guān)鍵，混合是否均勻又對碳化鎢粉末的游離碳量的高低有重大影響。 目前，配碳的傳統(tǒng)工藝是球磨配碳工藝，采用0.39m3的不銹鋼滾動球磨機(jī)，加入數(shù)百公斤鋼球，通過鋼球?qū)+C混合物的研磨和沖擊，使W+C混合物在較短的時間內(nèi)混合均勻，并對鎢粉的團(tuán)粒有一定的破碎作用。該方法可用于各種粒度鎢粉與炭黑的混合，但生產(chǎn)效率較低、噪聲大、并導(dǎo)致碳化鎢粉末鐵含量升高；且鋼球和筒壁磨損大，需經(jīng)常更換，成本較高，更換碳化鎢粉末品種時需清洗設(shè)備，勞動強(qiáng)度大；炭黑容易粘在鋼球和筒壁上，造成碳化鎢的總碳量波動大。文獻(xiàn)《粗顆粒鎢粉配碳新工藝的研究》(《硬質(zhì)合金》，2006年02期)對無研磨介質(zhì)混合配碳進(jìn)行了研究，利用粗顆粒鎢粉的團(tuán)粒少、粉末分散、流動性好的特點(diǎn)解決了粗顆粒鎢粉無研磨介質(zhì)配碳的問題，但對于團(tuán)粒較多，粉末流動性差的費(fèi)氏粒度I 9 ii m的鎢粉，使用該文獻(xiàn)方法制備W+C混合物有明顯不足。費(fèi)氏粒度I 9 ii m的鎢粉有部分團(tuán)粒，粉末流動性較差，且松裝密度比粗顆粒鎢粉小。由于其中團(tuán)粒的大量存在，炭黑無法滲入到內(nèi)部，采用上述方法無法制備均勻的W+C混合物，而不均勻的W+C混合物在碳化過程中容易形成脆性的W2C相，從而影響硬質(zhì)合金的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述不足，提供一種生產(chǎn)效率高、效果好、適用于費(fèi)氏粒度I 9 y m的鎢粉、無研磨介質(zhì)制備W+C混合物的方法。本發(fā)明提供的制備W+C混合物的方法，將費(fèi)氏粒度I 9 ii m的鎢粉和炭黑加入內(nèi)帶攪拌螺旋的混合器內(nèi)混合，得到所述W+C混合物，其中所述內(nèi)帶攪拌螺旋的混合器裝料填充率取0. 3 0. 6，混合器轉(zhuǎn)速為10 19r/min，攪拌螺旋的轉(zhuǎn)速與混合器的轉(zhuǎn)速一致。作為本發(fā)明所述方法的進(jìn)一步改進(jìn)，炭黑的加入量C，按如下公式計算
C=[x+(100-X)+ 0. 75X02%+ R] XW(I)
上述公式中，C表示需加入炭黑的質(zhì)量，單位為公斤；x表示100公斤WC粉末中的碳含量；0. 75表示碳氧原子量之比；02%表示氧原子的百分含量，W表示鎢粉的質(zhì)量，單位為公斤；R為碳量修正值，取-0. 08% 0. 01% ;混合可進(jìn)行一次以上，至取樣分析碳量顯示混合均勻為止；炭黑采用一級冶金炭黑；鎢粉和炭黑的加入方式采用將鎢粉均分成2 4份、炭黑均分成2 3份，鎢粉份數(shù)與炭黑份數(shù)相同或比炭黑份數(shù)多I份，按I份鎢粉、I份炭黑交替加入的方式加入。作為本發(fā)明所述方法的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述內(nèi)帶攪拌螺旋的混合器為雙錐混合器；鎢粉粒度為I 3 iim時，炭黑為粉狀炭黑。內(nèi)帶攪拌螺旋的混合器中的鎢粉與炭黑隨混合器筒壁轉(zhuǎn)動，混合物從混合器的一端運(yùn)動到另一端，鎢粉與炭黑在自由拋落或滑動過程中，由于攪拌螺旋的帶動下使鎢粉顆粒之間和鎢粉與炭黑之間產(chǎn)生相互摩擦和沖擊達(dá)到鎢粉團(tuán)粒的破碎和鎢與碳混合均勻的目的。填充率過大，混合物在混合器中的自由拋落或滑動的高度或距離縮短，不利于均勻混合或需要很長的混合時間；填充率過小，雖然混合物在混合器中的自由拋落或滑動的高度或距離增加，利于短時均勻混合，但裝量料大幅減少，生產(chǎn)效率降低，不利于發(fā)揮其優(yōu)勢。故混合器的裝料填充率取0. 3 0. 6。為了使混合物在混合器產(chǎn)生自由拋落或滑動，又兼顧效率，故所述混合器的轉(zhuǎn)速取10 19r/min，攪拌螺旋的轉(zhuǎn)速與混合器的轉(zhuǎn)速一致。因此，本發(fā)明提供的方法，用費(fèi)氏粒度I 9pm的鎢粉，采用無需研磨介質(zhì)的混合裝置內(nèi)帶攪拌螺旋的混合器制備W+C混合物，生產(chǎn)效率高，與常規(guī)的球磨方式相比，生產(chǎn)效率可提高3 5·倍，從而在同樣生產(chǎn)量下減少了所需設(shè)備臺數(shù)和占地面積；且操作簡單，成本低，各批碳化鶴粉末之間的總碳量波動小。


圖I實(shí)施例I的W+C混合物形貌的掃描電鏡照片。圖2實(shí)施例2的W+C混合物形貌的掃描電鏡照片。圖3實(shí)施例3的W+C混合物形貌的掃描電鏡照片。圖4實(shí)施例4的W+C混合物形貌的掃描電鏡照片。各圖中白色顆粒為鎢粉，黑色或灰黑色微粒為炭黑粉。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I鎢粉1200 kg，平均費(fèi)氏粒度為8. 8 ii m，氧含量0. 03%，鐵含量0. 025%,均分為四份。采用制粒炭黑，按公式(I)計算炭黑重量，由于鎢粉和炭黑混合過程中氧氣需消耗碳，裝料使用的石墨舟皿也會引起混合物的碳量變化，為使混合得到的W+C混合物碳化得到的碳化鎢粉的總碳量更接近化學(xué)計量碳量，故公式(I)中引入修正值R對混合所需碳量進(jìn)行修正。本實(shí)施例中R取-0.01%，計算得炭黑重量為78. 50kg。將炭黑均分成三份。按一份鎢粉、一份炭黑交替加入的方式加入0. 6m3雙錐混合器中，填充率為0. 58。混合器轉(zhuǎn)速與攪拌螺旋的轉(zhuǎn)速均為13r/min進(jìn)行混合，混合4小時后，取樣分析碳量顯示混合均勻，總碳量為6. 10%,鐵含量0. 027%。用此W+C混合物碳化得到的碳化鎢粉，總碳量為
6.13%，游離碳量為0.025%。該W+C混合物形貌的掃描電鏡照片見圖I。在理想情況下，混合均勻的鎢粉和炭黑混合物應(yīng)當(dāng)是炭黑包覆在鎢粉顆粒表面，有利于碳原子在高溫下快速向鎢晶粒內(nèi)部擴(kuò)散形成WC晶粒。從圖I中黑色的炭黑顆粒均勻填充在白色的鎢粉顆粒之間的空隙或在鎢顆粒表面上包覆一層炭黑粒子薄膜。實(shí)施例2 鎢粉800kg，平均費(fèi)氏粒度為4.2 iim，氧含量0.038%，鐵含量0.022%，均分為四份。本實(shí)施例中R取0.01%，采用制粒炭黑，按公式(I)計算炭黑重量為52. 56Kg。其將炭黑均分為三份。按一份鎢粉、一份炭黑交替加入的方式加入0.6m3雙錐混合器中，填充率為0. 46。混合器轉(zhuǎn)速與攪拌螺旋的轉(zhuǎn)速均為10r/min進(jìn)行混合，5小時后，取樣分析碳量顯示混合均勻，總碳量平均值為6. 11%。用此W+C混合物碳化得到的碳化鎢粉，總碳量為6. 13%，游離碳量為0. 033%,鐵含量0. 023%。該W+C混合物形貌的掃描電鏡照片見圖2，從圖2可以看出，炭黑粒子均勻填充在鎢粉顆粒之間的空隙或包覆在鎢顆粒表面上。實(shí)施例3鎢粉360kg，費(fèi)氏粒度為I. 52iim，氧含量0. 15%，鐵含量0. 012%，均分為二份。本實(shí)施例中R取-0.05%，采用粉狀炭黑，按公式(I)計算炭黑重量為23. 69kg。將炭黑均分為二份。按一份鎢粉、一份炭黑交替加入的方式加入0. 6m3雙錐混合器中。填充率為0.35。混合器轉(zhuǎn)速與攪拌螺旋的轉(zhuǎn)速均為16r/min進(jìn)行混合，5小時后,取樣分析碳量顯示混合均勻，總碳量為6. 06%o用此W+C混合物碳化得到的碳化鶴粉,總碳量為6. 14%,游離碳量為0. 03%,鐵含量0. 012%。該W+C混合物形貌的掃描電鏡照片見圖3。從圖3可以看出，炭黑粒子均勻填充在鎢粉顆粒之間的空隙或包覆在鎢顆粒表面上。實(shí)施例4鎢粉360kg，其費(fèi)氏粒度為I. 14 iim，氧含量0.23%，鐵含量0.010%，均分為二份。本實(shí)施例中R取-0.078%，采用粉狀炭黑，按公式(I)計算炭黑重量為23. 87kg。·將炭黑分成二份。按鎢粉、炭黑交替的方式加入0.6m3雙錐混合器中，填充率為0.41。混合器轉(zhuǎn)速與攪拌螺旋的轉(zhuǎn)速均為19r/min進(jìn)行混合，混合4小時后，取樣分析碳量顯示混合均勻，總碳量為6. 08%。用此W+C混合物碳化得到的碳化鎢粉，總碳量為6. 13%，游離碳量為
0.025%，鐵含量0. 011%。該W+C混合物形貌的掃描電鏡照片見圖4。圖4中黑色的炭黑顆粒均勻填充在白色的鎢粉顆粒之間的空隙或在鎢顆粒表面上包覆一層炭黑粒子薄膜。
權(quán)利要求
1.一種制備W+C混合物的方法，將費(fèi)氏粒度I 9 i! m的鎢粉和炭黑加入內(nèi)帶攪拌螺旋的混合器內(nèi)混合，得到所述W+C混合物；其中所述內(nèi)帶攪拌螺旋的混合器裝料填充率取0.3 0. 6，混合器轉(zhuǎn)速為10 19r/min，攪拌螺旋的轉(zhuǎn)速與混合器的轉(zhuǎn)速一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備W+C混合物的方法，其特征在于炭黑的加入量C，按如下公式計算C=[x+(100-X)+ 0. 75X02%+R] Xff 上述公式中，C表示需加入炭黑的質(zhì)量，單位為公斤；x表示100公斤WC粉末中的碳含量；0. 75表示碳氧原子量之比；02%表示氧原子的百分含量；胃表示鎢粉的質(zhì)量，單位為公斤；R為碳量修正值，R取-0. 08% 0. 01%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備W+C混合物的方法，其特征在于混合可進(jìn)行一次以上，至取樣分析碳量顯示混合均勻為止。·
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備W+C混合物的方法，其特征在于炭黑采用一級冶金炭mo
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備W+C混合物的方法，其特征在于所述鎢粉和炭黑的加入方式采用將鎢粉均分成2 4份、炭黑均分成2 3份，鎢粉份數(shù)與炭黑份數(shù)相同或比炭黑份數(shù)多I份，按I份鎢粉、I份炭黑交替加入的方式加入。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5之一所述的制備W+C混合物的方法，其特征在于所述內(nèi)帶攪拌螺旋的混合器為雙錐混合器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5之一所述的制備W+C混合物的方法，其特征在于所述鎢粉粒度為I 3iim時，炭黑為粉狀炭黑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制備碳化鎢粉末的原料W+C混合物的方法，用費(fèi)氏粒度1～9μm的鎢粉，采用無需研磨介質(zhì)的混合裝置內(nèi)帶攪拌螺旋的混合器制備均勻的W+C混合物。本發(fā)明方法可用于制備各種粒度的W+C混合物，特別適用于制備團(tuán)粒較多、粉末流動性差的各種中、細(xì)顆粒的W+C混合物，具有成本低、不增加W+C混合物中鐵、鎳等雜質(zhì)含量，一次配碳合格率高、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)，與常規(guī)的球磨方式相比，配炭效率可提高3~5倍。
文檔編號C22C29/08GK102747241SQ20121025790
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者佘信高, 周春城, 朱立榮, 王逸云, 陽冬元 申請人:株洲硬質(zhì)合金集團(tuán)有限公司