專利名稱：一種超細(xì)鈷合金粉末及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬合金領(lǐng)域，尤其涉及一種超細(xì)鈷合金粉末及其制備方法。
背景技術(shù)：
金屬鈷及其合金粉末是制備磁性材料、陶瓷材料、硬質(zhì)合金、金剛石工具等材料的 主要原料之一。在我國(guó)，普遍應(yīng)用的鈷粉主要為采用羰基法、電解法、還原法或霧化法制備 的常規(guī)鈷粉，費(fèi)氏粒度波動(dòng)于1 10 μ m，霧化法制得的鈷粉費(fèi)氏粒度甚至高達(dá)30 μ m左右。 這類常規(guī)鈷粉往往因其粒度較大而不適用于制備高能電池、高強(qiáng)度硬質(zhì)合金等高、精、尖的產(chǎn)品。公開號(hào)為CN101100001A的中國(guó)專利申請(qǐng)文件公開了一種超細(xì)鈷粉及其制造工 藝，該超細(xì)鈷粉采用碳酸鈷或草酸鈷為原料，在氬氣保護(hù)環(huán)境下經(jīng)真空球磨以及在氫氣氣 氛中還原制得。但這種方法需要將球磨罐抽真空，且需要通入氬氣保護(hù)，因此生產(chǎn)成本較高。同時(shí)，我國(guó)是鈷資源稀缺的國(guó)家，如何利用少量的鈷制備性能更加優(yōu)良的產(chǎn)品顯 得十分重要和緊迫。目前，本領(lǐng)域中為節(jié)約鈷的使用，通常采取以鎳代替部分鈷的方法制備簡(jiǎn)單的鈷 鎳混合粉末。但該簡(jiǎn)單的鈷鎳混合粉末存在粒度較粗，不含彌散強(qiáng)化相，且固溶強(qiáng)化效果不 佳等缺點(diǎn)，帶來材料性能下降等問題，致使其應(yīng)用領(lǐng)域受到極大限制。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種超細(xì)鈷合金粉末及其制備方法。該超細(xì)鈷合 金粉末以鎳代替了部分鈷，節(jié)約了大量的鈷資源，且具有良好的固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化效果， 以及耐磨性和硬度，強(qiáng)度和斷裂韌性良好。其制備方法工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，適合于常規(guī)生產(chǎn)。本發(fā)明一方面提供了一種超細(xì)鈷合金粉末的制備方法，包括以下步驟(1)攪拌球磨取含有碳酸鈷或草酸鈷，碳酸鎳或草酸鎳，碳酸亞鐵或草酸亞鐵， 以及Al2O3的原料，按重量分?jǐn)?shù)計(jì)為Co-20wt% Ni-20wt% Fe-Iwt % Al2O3配比混合，加入分 散劑油酸，放入攪拌球磨機(jī)進(jìn)行攪拌球磨，經(jīng)過一段時(shí)間后，制得混合粉末；(2)粉末還原將步驟(1)中所述的混合粉末置于氫氣還原爐中還原，制得超細(xì)鈷 合金粉末。步驟(1)中，“含有碳酸鈷或草酸鈷，碳酸鎳或草酸鎳，碳酸亞鐵或草酸亞鐵，以及 Al2O3的原料”是原料中含有碳酸鈷或草酸鈷，碳酸鎳或草酸鎳，碳酸亞鐵或草酸亞鐵，以及 Al2O30原料中也可以加入其它添加劑，但需要保持按重量分?jǐn)?shù)計(jì)為Co-20wt% Ni-20wt% Fe-Iwt% Al2O3的配比，即在超細(xì)鈷合金粉末中含有的鎳元素所占重量分?jǐn)?shù)為20%，鐵元素 所占重量分?jǐn)?shù)為20%，三氧化二鋁所占重量分?jǐn)?shù)為1%，鈷元素的含量為除了其它元素之 外的余量。
原料經(jīng)攪拌球磨，最終形成混合粉末超細(xì)碳酸鈷粉末或超細(xì)草酸鈷粉末、超細(xì)碳 酸鎳粉末或超細(xì)草酸鎳粉末、超細(xì)碳酸亞鐵粉末或超細(xì)草酸亞鐵粉末，以及三氧化二鋁。優(yōu)選地，攪拌球磨過程為在攪拌速度為250 350rpm的條件下攪拌球磨30h。步驟(2)中，為減少能耗、提高效率，優(yōu)選地，還原溫度為450 480°C，氫氣流量為 4m7min，還原時(shí)間為90min。優(yōu)選地，制得的超細(xì)鈷合金粉末氧含量≤0. 5%，費(fèi)氏粒度≤0. 8μπι。本發(fā)明提供的制備方法工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，適合于常規(guī)生產(chǎn)。本發(fā)明另一方面提供了一種超細(xì)鈷合金粉末，含有鈷元素、鎳元素、鐵元素以及三 氧化二鋁，按重量分?jǐn)?shù)計(jì)配比為Co-20wt% Ni-20wt% Fe-Iwt % A1203。本發(fā)明所述的“超細(xì)鈷合金粉末”是指以鈷元素為基體金屬，添加有鎳元素、鐵元 素以及三氧化二鋁的合成物質(zhì)。為了節(jié)約鈷元素，本發(fā)明超細(xì)鈷合金粉末中添加有鎳元素。鎳元素的加入還可以 提高鈷合金的高溫硬度和耐磨性。三氧化二鋁的加入是起到彌散強(qiáng)化的作用，即可以對(duì)合金受外力作用變形時(shí)粘結(jié) 相中的錯(cuò)位運(yùn)動(dòng)起釘扎作用，以及阻礙微裂紋的傳播。這些作用有利于提高合金的強(qiáng)度和 硬度。三氧化二鋁與基體金屬鈷元素不互相作用。優(yōu)選地，三氧化二鋁的費(fèi)氏平均粒度 < 1 μ m。本發(fā)明超細(xì)鈷合金粉末是通過將原料經(jīng)攪拌球磨后再通過氫氣還原制得。優(yōu)選 地，超細(xì)鈷合金粉末的氧含量< 0. 5%，費(fèi)氏粒度< 0. 8 μ m。所得的超細(xì)鈷合金粉末中，鈷元素可以來自于碳酸鈷或草酸鈷，鎳元素可以來自 于碳酸鎳或草酸鎳，鐵元素可以來自于碳酸亞鐵或草酸亞鐵。本發(fā)明提供的超細(xì)鈷合金粉末，具有以下有益效果(1)以鎳元素代替部分鈷元素，可大量節(jié)約鈷資源，該超細(xì)鈷合金粉末用于制備性 能優(yōu)異的磁性材料、陶瓷材料、硬質(zhì)合金和金剛石工具等產(chǎn)品。(2)本發(fā)明超細(xì)鈷合金粉末中各元素混合更加均勻，而且超細(xì)鈷合金粉末相組成 同時(shí)含有固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化相，降低了傳統(tǒng)含鈷粉末材料燒結(jié)后易產(chǎn)生的鈷池和合金晶 粒聚集長(zhǎng)大的趨勢(shì)。(3)本發(fā)明超細(xì)鈷合金粉末耐磨性和硬度，強(qiáng)度和斷裂韌性良好。
具體實(shí)施例方式以下所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例一一種超細(xì)鈷合金粉末的制備方法，包括以下步驟(1)攪拌球磨取費(fèi)氏平均粒度< 3μπι的草酸鈷200g、草酸鎳68g、草酸亞鐵70g， 與費(fèi)氏平均粒度為< IymW Al2O3粉末1. 08g,與0. 3wt %油酸，放入攪拌球磨機(jī)，以攪拌速 度為250rpm經(jīng)過30小時(shí)攪拌球磨，制得混合粉末。(2)粉末還原將攪拌球磨后的混合粉末放入氫氣還原爐中，在還原溫度為480°C、氫氣流量為4m7min.、還原時(shí)間為90分鐘的條件下，使混合粉末還原，制得超細(xì)鈷合 金粉末(Co-20wt% Ni-20wt% Fe-Iwt % Al2O3)，該超細(xì)鈷合金粉末氧含量為0. 4%，費(fèi)氏粒 度為 0. 8μπι。實(shí)施例二一種超細(xì)鈷合金粉末的制備方法，包括以下步驟(1)攪拌球磨取費(fèi)氏平均粒度為< 3μπι的碳酸鈷200g、碳酸鎳67g、碳酸亞鐵 69g，與費(fèi)氏平均粒度為彡1 μ m的Al2O3粉末1. 66g，與0. 3wt%油酸，放入攪拌球磨機(jī)，以攪 拌速度為350rpm經(jīng)過30小時(shí)攪拌球磨，制得混合粉末。(2)粉末還原將攪拌球磨后的混合粉末放入氫氣還原爐中，在還原溫度為 450°C、氫氣流量為4m7min.、還原時(shí)間為90分鐘的條件下，使混合粉末還原，制得超細(xì)鈷合 金粉末(Co-20wt% Ni-20wt% Fe-Iwt% Al2O3)，該超細(xì)鈷合金粉末氧含量為0. 5%，費(fèi)氏粒 度為 0. 6μπι。以上實(shí)施例提供的超細(xì)鈷合金粉末，具有以下有益效果(1)以鎳元素代替部分鈷元素，可大量節(jié)約鈷資源，該超細(xì)鈷合金粉末用于制備性 能優(yōu)異的磁性材料、陶瓷材料、硬質(zhì)合金和金剛石工具等產(chǎn)品。(2)超細(xì)鈷合金粉末中各元素混合更加均勻，而且超細(xì)鈷合金粉末相組成同時(shí)含 有固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化相，降低了傳統(tǒng)含鈷粉末材料燒結(jié)后易產(chǎn)生的鈷池和合金晶粒聚集 長(zhǎng)大的趨勢(shì)。(3)超細(xì)鈷合金粉末耐磨性和硬度，強(qiáng)度和斷裂韌性良好。
權(quán)利要求
1. 一種超細(xì)鈷合金粉末的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)攪拌球磨取含有碳酸鈷或草酸鈷，碳酸鎳或草酸鎳，碳酸亞鐵或草酸亞鐵，以及 Al2O3的原料，按重量分?jǐn)?shù)計(jì)為Co-20wt% Ni-20wt% Fe-Iwt % Al2O3配比混合，加入分散劑 油酸，放入攪拌球磨機(jī)進(jìn)行攪拌球磨，經(jīng)過一段時(shí)間后，制得混合粉末；(2)粉末還原將步驟(1)中所述的混合粉末置于氫氣還原爐中還原，制得超細(xì)鈷合金 粉末。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述攪拌球磨為在攪拌速度為250 350rpm的條件下攪拌球磨30h。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述還原溫度為450 480°C，氫氣流量為 4m7min，還原時(shí)間為90min。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述制得的超細(xì)鈷合金粉末氧含量 ≤0. 5%，費(fèi)氏粒度≤0. 8 μ m。
5. 一種超細(xì)鈷合金粉末，其特征在于，含有鈷元素、鎳元素、鐵元素以及三氧化二鋁，按 重量分?jǐn)?shù)計(jì)配比為 Co-20wt% Ni-20wt% Fe-Iwt% Al2O30
6.如權(quán)利要求5所述的超細(xì)鈷合金粉末，其特征在于，所述超細(xì)鈷合金粉末氧含量 ≤0. 5%，費(fèi)氏粒度≤0. 8 μ m。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超細(xì)鈷合金粉末及其制備方法。制備方法包括以下步驟(1)攪拌球磨取含有碳酸鈷或草酸鈷，碳酸鎳或草酸鎳，碳酸亞鐵或草酸亞鐵，以及Al2O3的原料，按重量分?jǐn)?shù)計(jì)為Co-20wt％Ni-20wt％Fe-1wt％Al2O3配比混合，加入分散劑油酸，放入攪拌球磨機(jī)進(jìn)行攪拌球磨，經(jīng)過一段時(shí)間后，制得混合粉末；(2)粉末還原將步驟(1)中所述的混合粉末置于氫氣還原爐中還原，制得超細(xì)鈷合金粉末。本發(fā)明超細(xì)鈷合金粉末以鎳元素代替部分鈷元素，可大量節(jié)約鈷資源；含有固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化相，降低了傳統(tǒng)含鈷粉末材料燒結(jié)后易產(chǎn)生的鈷池和合金晶粒聚集長(zhǎng)大的趨勢(shì)；以及具有良好的耐磨性、硬度、強(qiáng)度和斷裂韌性。
文檔編號(hào)B22F9/22GK102000830SQ20101054970
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者劉沙, 許開華 申請(qǐng)人:深圳市格林美高新技術(shù)股份有限公司