專利名稱：鎢彈丸的制作方法
鎢彈丸
本發(fā)明涉及燒結(jié)三維成形體帶條的生產(chǎn)方法，或涉及，通過將粉狀無 機材料與粘合劑混合，和，如果適當，與M劑混合，將該混合物成型為 熔條，形成連續(xù)的三維成形體帶條，適當分離這些成形體，脫除粘合劑并 燒結(jié)，來生產(chǎn)燒結(jié)三維成形體的方法，以及該燒結(jié)三維成形體的應(yīng)用。
由無機材料生產(chǎn)成形體的方法是已知的。
WO 01/81467 Al公開了 一種用于無機材##末的粘合劑，用來生產(chǎn)金 屬和陶瓷成形體。無機材料粉末和粘合劑的混合物通過現(xiàn)有技術(shù)中公知的 噴射模塑工藝進行成型，其中粘和劑選自聚甲醛的均聚物和共聚物，聚四
氫呋喃和其它聚合物。
US 6，270，549 Bl公開了一種可成型的無毒高密度鴒鎳錳鐵合金。該文 獻還公開了通過鑄造或鍛造生產(chǎn)彈丸的方法。
JP 06271970 A公開了 一種含85%-98%的鴒、還含鐵和鎳的燒結(jié)鴒合 金，其中鎳和鐵的比例為5/5-8/2。這種混合物通過現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法 成型，并采用特殊的溫度程序進行燒結(jié)。
US 4,784,690公開了一種密度相對較低的鴒合金以及由此生產(chǎn)成型部 件的方法。該方法包括壓制其中鴒的重量份數(shù)不超過90%的合金粉末，隨 后在還原氣氛中燒結(jié)該成形體。
US 2003/0172775 Al公開了 一種含鴒30%-75%、含鎳10%-70%，含 鐵0-35% (重量比)的合金，其中適當?shù)逆嚭丸F的比例為>1.0，或者，如 果適當，比例為<1.0，以及一種利用所述合金通過鑄造、鍛造、模鍛和/或 碾磨生產(chǎn)彈丸的方法。
本發(fā)明的目的是提供一種簡單且因而低成本的由粉末狀無機材料生產(chǎn) 三維成形體的燒結(jié)帶條的方法以及生產(chǎn)相應(yīng)的三維成形體的方法。上述目的通過生產(chǎn)燒結(jié)的三維成形體連續(xù)帶條的方法或者由粉末狀無 機材料生產(chǎn)三維成形體的方法來實現(xiàn)，其中
(a) 將粉末狀無機材料混合物與粘合劑混合，如果適當，還可與M 劑混合，
(b) 利用合適的設(shè)備將混合物成型為熔條，
(c) 利用合適的設(shè)備將熔條成型為三維成形體的連續(xù)帶條，
(d) 如果需要，對三維成形體的連續(xù)帶條冷卻后進行粉碎，
(e) 對三維成形體帶條或三維成形體進行脫除粘合劑處理，
(f) 將已脫除粘合劑的三維成形體帶條或已脫除粘合劑的三維成形 體進行燒結(jié)，和
(g) 如果未在步驟(d)中實施粉碎處理，在冷卻后對已脫除粘合劑的 燒結(jié)三維成形體連續(xù)帶條進行適當粉碎。
本發(fā)明的方法包括做為第一步驟的粉末狀無機材料與粘合劑混合，以 及，適當時，與分散劑的混合。
該無機材料可以選自所有已知適宜的無機可燒結(jié)粉末。優(yōu)選選自金屬 粉末，金屬合金粉末，半金屬粉末，羰絡(luò)金屬粉末，陶瓷粉末以及它們的 組合物。
可提及的粉末金屬的實例可以是鴒，鐵，鈷，鎳，硅，鋁，鈦和銅。 合金的實例包括鋁和鈦的輕金屬合金，以及銅合金和所屬領(lǐng)域技術(shù)人員熟 知的各種鋼。
半金屬，例如碳化鎢、碳化硼、氮化鈦，其單獨或者與金屬，如鈷、 鎳和鐵的混合物也是適宜的。
合適的無;M^末還包括含氧的陶瓷粉末，例如入1203， Zr02， Y203，以 及不含氧的陶瓷粉末，例如金剛砂，Si3N4。在EP-A-0 456 940， EP-A-0 710 516， DE誦A-3 936 869， DE-A-4 000 278， EP-A-0 114 746以及在其中引用 的文獻中都提到了適用的粉末。
在一優(yōu)選實施方式中，無機材料包括
25-64%重量，優(yōu)選40-64%重量，最好是50-60%重量的鴒，10-42%重量，優(yōu)選10-35°/。重量，最好是10-30%重量的鐵， 14-55%重量，優(yōu)選14-40V。重量，最好是14-35%重量的鎳， 以及<5%重量的其它適宜的無機材料， 4吏以上各成分總和為100%重量。
粉末的顆粒尺寸優(yōu)選為0.1-50 jiim， 最好為0.2-30 jim。金屬粉末， 金屬合金粉末，半金屬粉末，羰^r屬粉末和/或陶瓷粉末也可以混合物形 式使用。
如果上述提及的金屬鎢、鐵和鎳的混合物被用作本發(fā)明方法中的粉末 狀無機材料，那么這種混合物中鎳和鐵的重量比優(yōu)選為38: 62到78: 22， 特別優(yōu)選42: 68到70: 30。
在本發(fā)明的方法中所用的粘合劑可以是任何常規(guī)粘合劑，優(yōu)選在被去 除時不留殘余的有機粘合劑。所述有機粘合劑可選自聚甲醛的均聚物和共 聚物，聚環(huán)氧烷，但優(yōu)選聚四氫呋喃，聚烯烴，丙烯酸和/或丙烯酸酯的聚 合物，其中特別優(yōu)選聚甲基丙烯酸甲酯，適當時其中可添加^L助劑和流 動改進劑。最好使用上述提及的粘合劑的混合物，優(yōu)選聚甲醛和聚烯烴的 混合物，適當添加^t助劑和流動改進劑。WO01/81467Al， EP 0 465 940 Bl和EP 0 444 475 Bl中均披露了合適的粘合劑及其混合物。
基于無機材料粉末、粘合劑和*助劑混合物的量，粘合劑的用量比 為60-98°/。重量，優(yōu)選70-95%重量，最好為75-95%重量。
在本發(fā)明方法的步驟(a)中，可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法將粉末 狀無機材料或無機粉末材料的混合物與粘合劑和適量的分散劑混合。
混合物中除了具有粉末和粘合劑，可適當包括本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的 分散助劑和流動改進劑。
此外，混合物中還可包括有助于提高混合物在成型過程中的流變性質(zhì) 的標準添加劑和加工助劑。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過熔融粘合劑并將其混入無機粉末以及適當?shù)姆?散助劑制得混合物。粘合劑在溫度為150-220*0，優(yōu)選170-200t:的條件下 熔融，例如在雙螺桿擠壓機中。在同樣的溫度條件下在熔融的粘合劑中添加規(guī)定量的無機粉末。有利地是在無機粉末的表面上含有分散助劑。
根據(jù)本發(fā)明，也可以在室溫條件下通過本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法混
合粘合劑和無機粉末制得混合物。
通過向熔融的粘合劑中添加無機粉末制得混合物與在室溫混合各組分
然后不斷升高溫度擠壓混合物的方法相比，其有利之處是可以基M免在
后者的情形下由于高剪切力導(dǎo)致的用作粘合劑的聚甲醛分解。
本發(fā)明方法的步驟(b)包括將先前由無機材##末、粘合劑和適當 助劑制得的混合物在適當設(shè)備中形成熔條，優(yōu)選在捏合機或者雙螺桿擠壓 機中進行。根據(jù)本發(fā)明，可以應(yīng)用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的且適合本發(fā)明方 法加工混合物的i殳備。
為了本發(fā)明的目的，如果是在室溫或者低于熔點的溫度混合的各組分， 本發(fā)明方法步驟(a)的混合物要先融化。溫度大約為150-210t:，優(yōu)選160-210 1C,特別優(yōu)選170-190"C。隨后應(yīng)用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法以線股的形 式將熔融的混合物排出。優(yōu)選是在雙螺桿擠壓機中熔融所述混合物，隨后 通過模具排出擠壓線股。
如果本發(fā)明方法步驟(a)的混合物通過熔融粘合劑后添加無機粉末獲 得，那么該熔融混合物可直接成型為一熔條，混合物無須暫時冷卻然后再 熔化。
將步驟(b)中獲得的熔融混合物在適當?shù)脑O(shè)備中成型時，例如使用壓延 機成型時，混合物同時被冷卻。例如，可以通過用水冷卻該設(shè)備來實現(xiàn)。
在步驟(c)中，步驟(b)中獲得的線條狀熔融混合物被成型為三維成形體 的連續(xù)帶條。該成型操作可以應(yīng)用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的且適合本發(fā)明方 法的設(shè)備進行。在本發(fā)明方法的步驟(c)中優(yōu)選使用壓延機。依照本發(fā)明制 得的三維成形體的連續(xù)帶條可以是任意長度。在一優(yōu)選實施方式中，對該 連續(xù)帶條不限長度。三維成形體的連續(xù)帶條的寬度可達100mm，優(yōu)選的寬 度最大60mm，特別優(yōu)選的寬度最大30mm。依照本發(fā)明制得的連續(xù)帶條 的厚度為0.1-20mm，優(yōu)選0.5-10mm，最好為1.5-5mm。個體的三維成形 體可通過熔膜相互粘合，從而獲得應(yīng)用于本發(fā)明的熔條。在步驟(d)中，步驟(c)獲得的三維成形體的連續(xù)帶條，可先進行適當冷 卻，然后將其粉碎為^t的個體三維成形體。粉碎設(shè)備可采用本領(lǐng)域技術(shù) 人員所熟知的并適合本發(fā)明的設(shè)備，例如滾筒式磨機或者轉(zhuǎn)筒式混砂機。
在最佳實施方式中經(jīng)賴^碎獲得的三維成形體的長度范圍為0.1-20mm， 優(yōu)選0.5-10mm，最好是1.5-5mm。
在最佳實施方式中，三維成形體可以是球狀，橢圓狀或者水滴狀，特 別優(yōu)選球形。
在步驟(e)中，對步驟(c)獲得的三維成形體帶條或者步驟(d)獲得的分開 的三維成形體進行脫除粘合劑處理。在本發(fā)明中提及的脫除粘合劑指的是 除去在步驟(a)中同分散助劑一起混合的粘合劑。
為了脫除粘合劑，將三維成形體帶條或者經(jīng)粉碎處理后的三維成形體 置于例如氣態(tài)的含酸氣氛中。DE-A-3929869和DE-A-4000278描述了一些 適合的處理方法。依照本發(fā)明，該處理過程宜在20-180t:的溫度中進行0.1 到24小時，優(yōu)選0.5到12小時。脫除粘合劑的處理也可以在液相中采用 適宜的脫除劑來進行。
在本發(fā)明方法的步驟(e)中適用的酸包括，例如室溫下已成氣相或者至 少在處理溫度下可蒸發(fā)的無機酸。其實例包括氫卣酸和硝酸。合適的有機 酸則包括標準大氣壓下沸點在130t:以下的有機酸，比如甲酸，乙酸，三 氟乙酸及其混合物。
另外，三氟化硼或者其與有機醚，優(yōu)選四氫呋喃的加合物也可以用作 酸性劑。所需的處理時間取決于處理溫度，處理氣壓下酸性劑的濃度，以 及成形體的大小。
如果^f吏用載氣的話，通常由載氣負載酸，栽氣在氣態(tài)下與酸接觸。以 這樣方式獲得的加載了酸的載氣被加熱到處理溫度，該處理溫度宜高于載 氣與酸混合的溫度，以防止酸的凝結(jié)。酸與載氣的混合優(yōu)選使用度量儀器， 并加熱到酸性劑無法凝結(jié)的溫度。合適的載氣包括惰性氣體，比如氮氣或 者氬氣。
酸化處理優(yōu)選進行到80%重量，最好至少90%重量的粘合劑被分離出來。這可以通過基于重量減少的量來衡量。然后，將生成的產(chǎn)物^ |1加熱
到250-700 "C ，優(yōu)選400-700 "C 。
此后，保持恒溫.緩'艮加熱到持續(xù)恒溫的時間總長為0.1到12小時， 最好是0.3到6小時。這個加熱過程是為了徹底分離出剩余的粘合劑。
在步驟(f)中，已脫除粘合劑的三維成形體帶條或者已脫除粘合劑的個 體^L的三維成形體采用常規(guī)方法進行燒結(jié)。結(jié)果將已脫除粘合劑的三維 成形體帶條或者已脫除粘合劑的個體分歉的三維成形體轉(zhuǎn)換成所需的條帶 狀成形體或者單個成形體，特別是金屬或者陶瓷物質(zhì)。
燒結(jié)過程的適宜溫度范圍為500-2500"C，優(yōu)選700-2000n ，特別優(yōu)選 1200-18001C。燒結(jié)過程要在含氫氣氛中進行，最好是含有氫氣或者除氬氣 夕卜，還包含氮氣和/或氬氣的氣氛中進行。燒結(jié)過程也可在真空狀態(tài)下進行。 包括冷卻的整個燒結(jié)過程的時間為30小時以下，優(yōu)選8到24小時，特別 優(yōu)選8到12小時。
適當?shù)脑?，如果在本發(fā)明方法的步驟(d)中沒有進行粉碎，可將步驟(l) 中獲得的已脫除粘合劑和燒結(jié)的三維成形體的連續(xù)帶M碎，形成已脫除 粘合劑和燒結(jié)的三維成形體。粉碎方法如步驟(d)所述。
依照本發(fā)明的方法獲得的三維成形體帶條或者三維成形體的密度優(yōu)選 在3-20g/cm3，特別優(yōu)選8-14g/cm3。
本發(fā)明還涉;s^根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的脫除了粘合劑和燒結(jié)的三維成
形體帶條或者脫除了粘合劑和燒結(jié)的三維成形體。
本發(fā)明同時涉及根據(jù)本發(fā)明方法制得的三維成形體作為彈丸、軍需物、 輪胎平衡調(diào)節(jié)、鐘表的鐘擺、輻射屏蔽、機車或發(fā)動機的配重的應(yīng)用，以 及用于制備運動器材，或作為催化劑載體的應(yīng)用。
下面的具體實施方式
目的在于進一步說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明形 成任何限制。
具體實施例方式
實施例1
在本實施例中，選擇包括57%重量的鵠，26%重量的鐵，17%重量的鎳的合金成分。在加熱的捏合機中，將400kg的鵠粉(顆粒直徑6 n m)， 218kg的鐵粉(顆粒直徑5 n m)和83kg的鎳粉(顆粒直徑13 n m)的混 合粉末與61kg的聚曱醛均聚物以及7kg聚丙烯混合形成均勻混合物，進 行捏合，排出時打碎。以這種方式獲得的顆粒放到雙螺旋擠壓機中再次熔 融并通過模具排出形成擠出線股，然后在壓延機中成型為帶條，其中含有 膠連的直徑為3mm的球體。冷卻后，將帶條在滾筒式磨機中粉碎成獨立 的球體。
將這些球體作為散料放到溫度為llOt:的箱式爐中，在速率為5001/h 的氮氣流中，其中加入速率為25ml/h的濃HN03，進行催化脫粘合劑。隨 后，球體散料被移至溫度為1420TC的電熱燒結(jié)爐中，在氫氣流下燒結(jié)。
燒結(jié)球體的密度是12g/cm3。
實施例2
本實施例選用57%重量的鴒，12%重量的鐵，31%重量的鎳組成的合 金。實施方式類似實施例l。所得燒結(jié)球體的密度也是12g/cm3。 實施例3
本實施例的無機材料選用氧化鋁，實施方式類似實施例1。
權(quán)利要求
1. 一種生產(chǎn)燒結(jié)的三維成形體的連續(xù)帶條的方法或由粉末狀無機材料生產(chǎn)燒結(jié)的三維成形體的方法，其中(a)將粉末狀無機材料混合物與粘合劑混合，適當?shù)嘏c分散劑混合，(b)利用合適的設(shè)備將混合物成型為熔條，(c)利用合適的設(shè)備將熔條成型為三維成形體的連續(xù)帶條，(d)根據(jù)需要，對三維成形體的連續(xù)帶條冷卻后進行粉碎，(e)對三維成形體帶條或三維成形體進行脫除粘合劑處理，(f)將已脫除粘合劑的三維成形體帶條或已脫除粘合劑的三維成形體進行燒結(jié)，和(g)如果未在步驟(d)中實施粉碎處理，在冷卻后對已脫除粘合劑的燒結(jié)三維成形體連續(xù)帶條進行適當粉碎。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述無機材料選自金屬粉末，金 屬合金粉末，半金屬粉末，羰絡(luò)金屬粉末，陶瓷粉末以及它們的混合物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述無機材料包括 25-64%重量的鴒，10-42%重量的鐵， 14-55%重量的鎳，和^5%重量的其它適宜的無機材料，其總和至100%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中無機材料中鎳和鐵的比例為38: 62至78: 22。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l-4任意一項所述的方法，其中三維成形體為球狀、 橢圓狀或者水滴狀。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的方法，其中三維成形體的最長部 位的長度范圍在0.1到20mm之間。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項所述的方法，其中粘合劑是選自聚甲醛的均聚物和共聚物，聚環(huán)氧烷，聚烯羥和丙烯酸和/或者丙烯酯聚合物的化 合物。
8、根據(jù)權(quán)利要求l-7任意一項所述方法生產(chǎn)的燒結(jié)三維成形體。 9、才艮據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項所述方法生產(chǎn)的燒結(jié)三維成形體作 為彈丸、軍需物、輪胎平衡調(diào)節(jié)、鐘表的鐘擺、輻射屏蔽、機車或發(fā)動機 的配重的應(yīng)用，以及用于制備運動器材，或作為催化劑載體的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燒結(jié)三維成形體帶條的生產(chǎn)方法和由無機粉末形成燒結(jié)三維成形體的方法，還涉及一種燒結(jié)三維成形體及其作為彈丸、軍需物、輪胎平衡調(diào)節(jié)、鐘表的鐘擺、輻射屏蔽、機車或發(fā)動機的配重的應(yīng)用，以及用于制備運動器材，或作為催化劑載體的應(yīng)用。
文檔編號B22F1/00GK101287564SQ200680034802
公開日2008年10月15日 申請日期2006年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月21日
發(fā)明者H·沃爾弗羅姆, J·H·H·T·馬特, M·布勒馬赫爾 申請人:巴斯夫歐洲公司