專利名稱：磨料顆粒包覆金屬結(jié)合劑的方法及設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磨料顆粒包覆金屬結(jié)合劑的方法及設備，具體涉及一種利用Fe(CO)5、Ni(CO)4、Co2(CO)8等在磨料顆粒表面分解，使鐵、鎳、鈷等金屬結(jié)合劑元素單層單元素或單層多元素、多層單元素或多層多元素包覆在磨料表面的方法及設備，磨料包括金剛石、立方氮化硼或經(jīng)過鍍W、Mo、Cr的磨料，以下統(tǒng)稱磨料，本發(fā)明尤其涉及一種利用加熱的磨料顆粒所帶的熱量，使羰基金屬絡合物蒸汽在其表面分解形成包覆層的方法及設備；經(jīng)過包覆的磨料用于制造磨料顆粒均勻分布的超硬制品、磨料顆粒均勻分布/有序排列的超硬制品、微納米超硬切割片制品、細的超硬切割線及其他微納米超硬制品。
背景技術(shù)：
目前超硬制品的生產(chǎn)工藝都是磨料顆粒與胎體粉末混合后壓制燒結(jié)。這種工藝很難使胎體材料對磨料顆粒有很大的把持力和好的“匹配”磨損功能。由于磨料顆粒與胎體材料密度的差異很大，在生產(chǎn)時會導致偏析，使磨料顆粒分布不均，既浪費磨料，又影響制品功能的發(fā)揮和使用效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種磨料顆粒包覆金屬結(jié)合劑的方法及設備，利用羰基金屬絡合物在經(jīng)加熱的磨料顆粒上熱分解形成金屬結(jié)合劑包覆層，該法制備的包覆有金屬結(jié)合劑的磨料顆粒，替代目前的磨料與胎體粉末的混合物，用于直接壓制超硬材料制品，用所述包覆有金屬結(jié)合劑的磨料壓制制品，磨料顆粒在胎體中分布均勻度明顯高于磨料與胎體粉末的混合工藝，而且通過包覆不同粒度的磨料較容易實現(xiàn)以下高質(zhì)量尖端產(chǎn)品的生產(chǎn)①要求磨料顆粒在胎體中高度均勻分布的超硬制品；②要求磨料顆粒在胎體中高度均勻分布/有序排列的超硬制品；③微納米超硬切割片；④細或超細超硬切割線及其它微納米級超硬制品。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來達到對磨料顆粒預加熱，利用加熱的磨料顆粒自身所帶熱量，使Fe(CO)5、Ni(CO)4、Co2(CO)8等在磨料顆粒表面分解，使磨料顆粒上均勻地包上鐵、鎳、鈷等金屬結(jié)合劑的包覆層。
所述方法包括以下步驟a.將表面清潔無污染的磨料顆粒置于加熱室中，在真空或氮氣、氬氣等保護氣氛下對磨料顆粒預加熱；b.將加熱的磨料顆粒輸送到帶有振動或攪拌器的包覆室內(nèi)，打開作為包覆物的羰基金屬絡合物蒸汽進汽開關(guān)，向包覆室輸入羰基金屬絡合物蒸汽，開動振動或攪拌器，利用加熱的磨料顆粒所帶熱量，使羰基金屬絡合物在磨料顆粒上分解，使磨料顆粒上均勻地包覆上金屬結(jié)合劑的包覆層；c.將包覆完畢的磨料輸送至冷卻鈍化室冷卻鈍化出料，或進入下一輪加熱包覆循環(huán)，直至達到所需的包覆厚度，最終冷卻鈍化、出料、純化、包裝。
所述磨料顆粒包括金剛石、立方氮化硼以及經(jīng)過鍍W、Mo、Cr的金剛石、立方氮化硼顆粒。
所述對磨料顆粒預加熱，加熱溫度選擇在作為包覆物的羰基金屬絡合物沸點溫度tf以上，至磨料顆粒不降低強度所能承受的最高溫度范圍，優(yōu)選在(tf+50℃)-(tf+300℃)溫度范圍。
所述作為包覆物的羰基金屬絡合物選自Fe(CO)5、Ni(CO)4、Co2(CO)8中的至少一種。
所述下一輪加熱包覆循環(huán)，可以包覆上一輪相同的羰基金屬絡合物，以增加該種元素的包覆厚度，也可以是變換羰基金屬絡合物的品種，包覆其它元素，幾種元素的包覆可以交替或混合進行。
一種上述的制備方法所用的設備，其特征是由一個或多個加熱室，一個或多個包覆室、一個或多個羰基金屬絡合物汽化室及一個冷卻鈍化室組成，加熱室安裝連接帶振動或攪拌器的包覆室，包覆室上安裝連通汽化室和冷卻鈍化室，各室都設保護氣進出氣口和相互連通的開關(guān)；所述多個加熱室、包覆室、汽化室可串聯(lián)亦可并聯(lián)組裝，實現(xiàn)封閉、連續(xù)的單次單層或多次多層、或單元素或多元素包覆。
本發(fā)明所述方法制備的包覆金屬結(jié)合劑的磨料顆粒壓制制品，磨料顆粒在胎體中均勻度明顯高于磨料與胎體粉末的混合工藝，而且通過包覆不同粒度的磨料較容易實現(xiàn)以下高質(zhì)量尖端產(chǎn)品的生產(chǎn)①要求磨料顆粒在胎體中高度均勻分布的超硬制品；②要求磨料顆粒在胎體中高度均勻分布/有序排列的超硬制品；③微納米超硬切割片；④細或超細超硬切割線及其它微納米級超硬制品；本發(fā)明所述方法是一種區(qū)別于以往磨料顆粒表面包覆金屬包覆層方法的新方法，其工藝簡單，而且克服了用傳統(tǒng)的金屬有機物化學氣相沉積方法包覆時包覆材料蒸汽與被包覆物表面吸附作用差，包覆層均勻性差的缺點。


圖1本發(fā)明的工藝流程結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.進料斗，2.開關(guān)(0～n)，3.保護氣進氣口(1～n)，4.羰基金屬絡合物蒸汽入口(1～n)，5.出料口，6.加熱室(1-n)，7.包覆室(1-n)，8.冷卻鈍化室，9.保護氣出氣口(1～n)，10.汽化室(1～n)，11.振動或攪拌器(1～n)。
具體實施例方式
本方法包括如下步驟首先將表面清潔無污染的磨料顆粒置于加熱室6中，為使磨料顆粒在加熱過程中不被氧化，須使加熱室在真空或氮氣、氬氣等保護氣氛下對磨料顆粒進行加熱，溫度下限應高于用于包覆的羰基金屬絡合物沸點，溫度上限應不降低磨料強度；其次將加熱至所需溫度的磨料顆粒輸送到帶有振動或攪拌器11的包覆室7內(nèi)，打開羰基金屬絡合物蒸汽入口4，向包覆室7輸入羰基金屬絡合物蒸汽，同時開動振動或攪拌器11進行包覆；最后將包覆完畢的磨料輸送至冷卻鈍化室8冷卻鈍化出料，或進入下一輪加熱包覆循環(huán)，直至達到所需的包覆厚度，最終冷卻鈍化、出料、純化、包裝。
所述磨料顆粒包括金剛石、立方氮化硼以及經(jīng)過鍍W、Mo、Cr的金剛石、立方氮化硼顆粒。
所述對磨料顆粒預加熱，加熱溫度選擇在作為包覆物的羰基金屬絡合物沸點溫度tf以上，至磨料顆粒不降低強度所能承受的最高溫度范圍，優(yōu)選在(tf+50℃)-(tf+300℃)溫度范圍。
所述作為包覆物的羰基金屬絡合物選自Fe(CO)5、Ni(CO)4、Co2(CO)8中的至少一種。
所述下一輪加熱包覆循環(huán)，可以包覆上一輪相同的羰基金屬絡合物，以增加該種元素的包覆厚度，也可以是變換羰基金屬絡合物的品種，包覆其它元素，幾種元素的包覆可以交替或混合進行。
本發(fā)明的方法中所用的設備包括一個或多個加熱室6，一個或多個包覆室7、一個或多個羰基金屬絡合物汽化室10及一個冷卻鈍化裝置8；加熱室6安裝連接包覆室7，帶振動或攪拌器11的包覆室7上安裝連通汽化室10和冷卻鈍化室8，每個室上設保護氣進出氣口3、9和相互連通的開關(guān)2；所述多個加熱室6、包覆室7、汽化室10可串聯(lián)亦可并聯(lián)組裝，可實現(xiàn)封閉、連續(xù)的單次單層或多次多層、單元素或多元素包覆。
以金剛石顆粒包覆鐵為例，結(jié)合圖1作進一步說明如下1、將金剛石通過加料斗1加入加熱室6-1；2、將整個系統(tǒng)抽真空或用N2、Ar2置換；3、接通加熱室6-1的熱源加熱至104℃-800℃；4、接通汽化室10-1的熱源對汽化室進行預熱至104℃以上；5、步驟3、4達到預定溫度時，打開加熱室6-1與包覆室7-1之間的開關(guān)2-1，將加熱室6-1的熱金剛石輸送至包覆室7-1，關(guān)閉加熱室6-1與包覆室7-1的開關(guān)2-1，向汽化室投入Fe(CO)5，打開汽化室10-1與包覆室7-1之間的開關(guān)2-2，通過蒸汽入口4向包覆室7-1輸送Fe(CO)5蒸汽，開動振動或攪拌器11-1，實施包覆；6、關(guān)閉汽化室10-1與包覆室7-1之間的開關(guān)2-2，打開包覆室7-1與冷卻鈍化室8之間的開關(guān)2-10將包覆完畢的金剛石輸送至冷卻鈍化室8，冷卻鈍化出料，或輸送加熱室6-2再加熱，加熱后再輸送至包覆室7-2包覆，如此循環(huán)，直至達到預期包覆厚度再輸送入冷卻鈍化室8冷卻鈍化；7、將冷卻鈍化的已包覆的金剛石從出料口5放出，純化后包裝。
權(quán)利要求
1.一種磨料顆粒包覆金屬結(jié)合劑的方法，其特征在于該方法包括以下步驟a.將表面清潔無污染的磨料顆粒置于加熱室中，在真空或氮氣、氬氣等保護氣氛下對磨料顆粒預加熱；b.將加熱的磨料顆粒輸送到帶有振動或攪拌器的包覆室內(nèi)，打開作為包覆物的羰基金屬絡合物蒸汽進汽開關(guān)，向包覆室輸入羰基金屬絡合物蒸汽，開動振動或攪拌器，利用加熱的磨料顆粒所帶熱量，使羰基金屬絡合物在磨料顆粒上分解，磨料顆粒上均勻地包覆上金屬結(jié)合劑的包覆層；c.將包覆完畢的磨料輸送至冷卻鈍化室冷卻鈍化出料，或進入下一輪加熱包覆循環(huán)，直至達到所需的包覆厚度，最終冷卻鈍化、出料、純化、包裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述磨料顆粒包覆金屬結(jié)合劑的方法，其特征在于利用經(jīng)過加熱的磨料顆粒所帶熱量分解Fe、Ni、Co的羰基金屬絡合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述磨料顆粒包覆金屬結(jié)合劑的方法，其特征在于所述磨料顆粒包括金剛石、立方氮化硼及經(jīng)過鍍W、Mo、Cr的金剛石、立方氮化硼顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述磨料顆粒包覆金屬結(jié)合劑的方法，其特征在于所述對磨料顆粒預加熱，加熱溫度選擇在作為包覆物的羰基金屬絡合物沸點溫度tf以上，至磨料顆粒不降低強度所能承受的最高溫度范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述磨料顆粒包覆金屬結(jié)合劑的方法，其特征在于其特征在于所述對磨料顆粒預加熱，加熱溫度選擇在(tf+50℃)-(tf+300℃)溫度范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述磨料顆粒包覆金屬結(jié)合劑的方法，其特征在于所述作為包覆物的羰基金屬絡合物選自Fe(CO)5、Ni(CO)4、Co2(CO)8中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述磨料顆粒包覆金屬結(jié)合劑的方法，其特征在于所述步驟c中的下一輪加熱包覆循環(huán)，可以包覆上一輪相同的羰基金屬絡合物，也可以是變換羰基金屬絡合物的品種，包覆其它元素，幾種元素的包覆可以交替或混合進行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述磨料顆粒包覆金屬結(jié)合劑的方法的設備，其特征在于由一個或多個加熱室(6)、一個或多個包覆室(7)、一個或多個羰基金屬絡合物汽化室(10)及一個冷卻鈍化室(8)組成，加熱室(6)安裝連接帶振動或攪拌器(11)的包覆室(7)，包覆室(7)上安裝連通汽化室(10)和冷卻鈍化室(8)，各室都設有保護氣進出氣口(3、9)和相互連通的開關(guān)(2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磨料顆粒包覆金屬結(jié)合劑的設備，其特征在于加熱室(6)、包覆室(7)、汽化室(10)可多個串聯(lián)亦可多個并聯(lián)組裝，實現(xiàn)封閉連續(xù)的單層、多層、單元素或多元素包覆。
全文摘要
本發(fā)明公開了磨料顆粒包覆金屬結(jié)合劑的方法及設備，該方法包括如下步驟首先將磨料顆粒置于加熱室(6)中加熱，加熱溫度下限應高于包覆的羰基金屬絡合物沸點，溫度上限視所需包覆厚度，以不降低磨料強度為限；然后將加熱的磨料顆粒輸送到帶有振動或攪拌器(11)的包覆室(7)內(nèi)，輸入羰基金屬絡合物蒸汽進行包覆；最后將包覆完畢的磨料輸送至冷卻鈍化室(8)冷卻鈍化出料，或進入下一輪加熱包覆循環(huán)。本方法制備的磨料顆粒壓制制品，磨料顆粒在胎體中的分布均勻度高于磨料與胎體粉末的混合工藝，而且通過包覆不同粒度的磨料較容易實現(xiàn)要求磨料顆粒均勻分布/有序排列、微納米超硬切割片、細或超細的超硬切割線等尖端超硬制品的生產(chǎn)。
文檔編號C09K3/14GK1994626SQ20061015607
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月30日
發(fā)明者高為鑫, 王斌, 柯尊斌 申請人:江蘇天一超細金屬粉末有限公司