權(quán)利要求

1.粉末冶金材料，其特征在于，所述粉末冶金材料具有顆粒形式， 每個(gè)顆粒包括： 初始粉末冶金材料； 第一材料，所述第一材料摻雜在所述初始粉末冶金材料中； 粘結(jié)劑，將所述初始粉末冶金材料和第一材料相互粘結(jié)，其中，所述第一材料的抗拉強(qiáng)度高于所述初始粉末冶金材料的抗拉強(qiáng)度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金材料，其特征在于， 所述初始粉末冶金材料包括金屬類粉末冶金材料和非金屬陶瓷類粉末冶金材料中的至少一種， 所述第一材料包括金屬材料和非金屬孔隙材料中的至少一種， 所述粘結(jié)劑包括纖維素類粘結(jié)劑和醇類粘結(jié)劑中的至少一種。 

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉末冶金材料，其特征在于， 所述金屬類粉末冶金材料包括鎢鈷類粉末冶金材料、鎢鈷鈦類粉末冶金材料、鎢鈦鉭類粉末冶金材料、鎢鈦鉭鈮類粉末冶金材料、鐵-碳粉末合金材料、鐵-硫-碳粉末合金材料和銅基粉末冶金材料中的至少一種；所述非金屬陶瓷類粉末冶金材料包括氧化鈦、氮化鈦、碳化鈦、四氧化三鐵、氧化鐵、氧化亞鐵、氧化鋁、氧化鉻和氧化鎳中的至少一種； 所述金屬材料包括鋁粉末、銅粉末、鎳粉末、不銹鋼粉末和鈦粉末中的至少一種；所述非金屬孔隙材料包括沸石、膨潤土、硅藻土、高硅質(zhì)硅酸鹽、堇青石、鈦酸鋁和鋁硅酸鹽中的至少一種。 

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金材料，其特征在于，在每個(gè)顆粒中，基于顆粒的總重量，所述初始粉末冶金材料的重量占所述顆粒的總重量的80％-95％，所述粘結(jié)劑占所述顆粒的總重量的1％-2％，余量為第一材料。 

5.粉末冶金材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括： 提供初始粉末冶金材料粉末和第一材料粉末； 提供粘結(jié)劑； 將初始粉末冶金材料粉末、第一材料粉末和粘結(jié)劑制備成漿料； 對(duì)漿料進(jìn)行噴霧干燥處理，從而得到顆粒形式的粉末冶金材料， 其中，第一材料被摻雜在初始粉末冶金材料中，粘結(jié)劑用于將初始粉末冶金材料和第一材料相互粘結(jié)，所述第一材料的抗拉強(qiáng)度高于所述初始粉末冶金材料的抗拉強(qiáng)度。 

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于， 所述初始粉末冶金材料包括金屬類粉末冶金材料和非金屬陶瓷類粉末冶金材料中的至少一種， 所述第一材料包括金屬材料和非金屬孔隙材料中的至少一種，所述粘結(jié)劑包括纖維素類粘結(jié)劑和醇類粘結(jié)劑中的至少一種。 

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于， 所述第一材料粉末的粒徑為1-10μm，所述初始粉末冶金材料粉末的粒徑為10-50μm。 

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，在所述漿料中，基于所述漿料的總重量，所述初始粉末冶金材料粉末和所述第一材料粉末的總重量占所述漿料的總重量的20％-70％。 

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括：將對(duì)漿料進(jìn)行噴霧干燥處理所得的粉末冶金材料粉末進(jìn)行燒結(jié)，從而得到具有顆粒形式的粉末冶金材料。 

10.粉末冶金材料作為廚具的制造原材料的應(yīng)用，所述粉末冶金材料為根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的粉末冶金材料或根據(jù)權(quán)利要求5-9中任意一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的粉末冶金材料。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及粉末冶金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種粉末冶金材料、粉末冶金材料的制備方法和粉末冶金材料的應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前在粉末冶金行業(yè)內(nèi)，粉末冶金材料的粉末通過冶金的方式制備成產(chǎn)品，獲得的產(chǎn)品的硬度和強(qiáng)度均會(huì)大幅度上升，因此適合制備工件厚度均勻或沒有明顯應(yīng)力不均勻的工件。然而，對(duì)于厚度不均的產(chǎn)品，通過此種方式形成的產(chǎn)品應(yīng)力過大，導(dǎo)致成品合格率低，且存在崩落等缺陷。例如，采用粉末冶金材料的粉末通過粉末冶金的方式制造刀具，最終形成的刀具一般具有較高的硬度和耐磨性，雖然可以提升刀具的鋒利度，但由于材料硬度較高，一方面會(huì)導(dǎo)致刃口應(yīng)力過大，制造過程中刀具的合格率較低，另一方面在使用時(shí)也容易出現(xiàn)崩口等問題，導(dǎo)致使用壽命降低。

因此，需要對(duì)現(xiàn)有的粉末冶金材料進(jìn)行改性，以降低現(xiàn)有的粉末冶金材料的應(yīng)力，使其能夠適用于厚度或者應(yīng)力不均勻的工件的制造。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本申請(qǐng)的目的在于提供一種新型的粉末冶金材料及其制備方法和應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的粉末冶金材料的應(yīng)力過大而不能適用于厚度或者應(yīng)力不均勻的工件的制造的問題。

根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，提供一種粉末冶金材料，所述粉末冶金材料具有顆粒形式，每個(gè)顆粒包括：初始粉末冶金材料、第一材料和粘結(jié)劑；第一材料，摻雜在所述初始粉末冶金材料中；粘結(jié)劑，將所述初始粉末冶金材料和第一材料相互粘結(jié)，其中，所述第一材料的抗拉強(qiáng)度高于所述初始粉末冶金材料的抗拉強(qiáng)度。

在實(shí)施例中，所述初始粉末冶金材料可以包括金屬類粉末冶金材料和非金屬陶瓷類粉末冶金材料中的至少一種，所述第一材料可以包括金屬材料和非金屬孔隙材料中的至少一種，所述粘結(jié)劑包括纖維素類粘結(jié)劑和醇類粘結(jié)劑中的至少一種。

在實(shí)施例中，所述金屬類粉末冶金材料可以包括鎢鈷類粉末冶金材料、鎢鈷鈦類粉末冶金材料、鎢鈦鉭類粉末冶金材料、鎢鈦鉭鈮類粉末冶金材料、鐵-碳粉末合金材料、鐵-硫-碳粉末合金材料和銅基粉末冶金材料中的至少一種；所述非金屬陶瓷類粉末冶金材料可以包括氧化鈦、氮化鈦、碳化鈦、四氧化三鐵、氧化鐵、氧化亞鐵、氧化鋁、氧化鉻和氧化鎳中的至少一種。

在實(shí)施例中，所述金屬材料可以包括鋁粉末、銅粉末、鎳粉末、不銹鋼粉末和鈦粉末中的至少一種；所述非金屬孔隙材料可以包括沸石、膨潤土、硅藻土、高硅質(zhì)硅酸鹽、堇青石、鈦酸鋁和鋁硅酸鹽中的至少一種。

在實(shí)施例中，在每個(gè)顆粒中，基于顆粒的總重量，所述初始粉末冶金材料的重量占所述顆粒的總重量的80％-95％，所述粘結(jié)劑占所述顆粒的總重量的1％-2％，余量為第一材料。

根據(jù)本申請(qǐng)的第二方面，一種粉末冶金材料的制備方法，所述制備方法包括提供初始粉末冶金材料粉末和第一材料粉末；提供粘結(jié)劑；將初始粉末冶金材料粉末、第一材料粉末和粘結(jié)劑制備成漿料；對(duì)漿料進(jìn)行噴霧干燥處理，從而得到顆粒形式的粉末冶金材料，其中，第一材料被摻雜在初始粉末冶金材料中，粘結(jié)劑用于將初始粉末冶金材料和第一材料相互粘結(jié)，所述第一材料的抗拉強(qiáng)度高于所述初始粉末冶金材料的抗拉強(qiáng)度。

在實(shí)施例中，所述初始粉末冶金材料可以包括金屬類粉末冶金材料和非金屬陶瓷類粉末冶金材料中的至少一種，所述第一材料可以包括金屬材料和非金屬孔隙材料中的至少一種，所述粘結(jié)劑可以包括纖維素類粘結(jié)劑和醇類粘結(jié)劑中的至少一種。

在實(shí)施例中，所述第一材料粉末的粒徑可以為1-10μm，所述初始粉末冶金材料粉末的粒徑可以為10-50μm。

在實(shí)施例中，在所述漿料中，基于所述漿料的總重量，初始粉末冶金材料粉末和第一材料粉末的總重量可以占所述漿料的總重量的20％-70％。

在實(shí)施例中，所述制備方法還可以包括：將對(duì)漿料進(jìn)行噴霧干燥處理所得的粉末冶金材料粉末進(jìn)行燒結(jié)，從而得到具有顆粒形式的粉末冶金材料。

根據(jù)本申請(qǐng)的第三方面，一種粉末冶金材料作為廚具的制造原材料的應(yīng)用，所述粉末冶金材料可以用作制造刀具、菜板、炊具以及容器的原材料。

附圖說明

通過下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行的描述，本申請(qǐng)的上述以及其他目的和特點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，在附圖中：

圖1是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的粉末冶金材料中一個(gè)顆粒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的粉末冶金材料的制備方法的流程示意圖；

圖3是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的粉末冶金材料的制備方法的燒結(jié)過程中的結(jié)構(gòu)變化示意圖；

圖4是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的圖3中I處的放大示意圖。

具體實(shí)施方式

將在下文中更充分地描述本申請(qǐng)的發(fā)明構(gòu)思。

部分金屬材料和非金屬孔隙材料均具有諸如硬度低、抗拉強(qiáng)度較高等優(yōu)異的性質(zhì)。因此，可以通過在初始粉末冶金材料中添加金屬材料和非金屬孔隙材料，以獲得應(yīng)力較小的粉末冶金材料，從而實(shí)現(xiàn)粉末冶金材料能夠被用于制造應(yīng)力和厚度不均的產(chǎn)品。

發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，采用初始粉末冶金材料粉末、粘結(jié)劑以及第一材料粉末形成漿料，對(duì)漿料進(jìn)行噴霧造粒，能夠?qū)崿F(xiàn)第一材料摻雜在初始粉末冶金材料中形成顆粒狀的粉末冶金材料，由此獲得的粉末冶金材料的應(yīng)力較小，從而能夠?qū)崿F(xiàn)粉末冶金材料被用于制造應(yīng)力和厚度不均的產(chǎn)品。

因此，本申請(qǐng)采用造粒的方式將抗拉強(qiáng)度較高的第一材料通過粘接劑粘接在初始粉末冶金材料中從而獲得新的粉末冶金材料，在將由此獲得的粉末冶金材料通過冶金的方式制備成產(chǎn)品時(shí)，獲得的粉末冶金材料能夠通過第一材料得以釋放應(yīng)力，因此，能夠適應(yīng)于厚度或者應(yīng)力不均的產(chǎn)品的制造。

下面將結(jié)合示例性實(shí)施例，對(duì)本申請(qǐng)的發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行詳細(xì)的描述。

圖1是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的粉末冶金材料中一個(gè)顆粒的結(jié)構(gòu)示意圖。

根據(jù)本申請(qǐng)第一方面的實(shí)施例，如圖1所示，提供了一種粉末冶金材料，所述粉末冶金材料具有顆粒形式，每個(gè)顆粒10包括：初始粉末冶金材料11、第一材料12和粘結(jié)劑，第一材料12摻雜在初始粉末冶金材料11中，粘接劑將初始粉末冶金材料11和第一材料12相互粘結(jié)，因?yàn)榈谝徊牧?2的抗拉強(qiáng)度高于初始粉末冶金材料11，所以在制備過程中初始粉末冶金材料11的應(yīng)力能夠通過第一材料12得以釋放，使得最終獲得的粉末冶金材料的應(yīng)力較小。

在本申請(qǐng)實(shí)施例中，初始粉末冶金材料11和第一材料12均以細(xì)小的固體顆粒形式存在。

根據(jù)本申請(qǐng)的粉末冶金材料，將第一材料12通過粘接劑摻雜在初始粉末冶金材料11中從而得到顆粒形式存在的粉末冶金材料，形成的粉末冶金材料應(yīng)力較小，在形成厚度相同或者不同的產(chǎn)品的過程中，提高了產(chǎn)品制造過程中的良品率，且在產(chǎn)品的使用過程中，減少了崩落的現(xiàn)象。

在一些實(shí)施例中，初始粉末冶金材料11可以包括金屬類粉末冶金材料或者非金屬陶瓷類粉末冶金材料。第一材料12可以包括金屬材料和非金屬孔隙材料中的至少一種。

在本申請(qǐng)實(shí)施例中，當(dāng)選擇金屬材料作為第一材料時(shí)，可以利用金屬材料的高溫時(shí)流動(dòng)性，一方面，金屬材料吸收初始粉末冶金材料11在制備過程中所釋放的應(yīng)力，另一方面，金屬材料可以填充在初始粉末冶金材料顆粒間的孔隙內(nèi)，起到粘接作用，兩者共同作用，從而提升最終形成的粉末冶金材料的抗拉強(qiáng)度。當(dāng)選擇非金屬孔隙材料作為第一材料時(shí)，可以利用非金屬孔隙材料顆粒間的孔隙結(jié)構(gòu)的可變形性，非金屬孔隙材料可以吸收粉末冶金材料在制備過程中所釋放的應(yīng)力，改善最終形成的粉末冶金材料的應(yīng)力，因此能夠提升抗拉強(qiáng)度。在此需要解釋的是，非金屬孔隙材料和金屬材料吸收應(yīng)力后在狀態(tài)和數(shù)量上有所差異，非金屬孔隙材料吸收應(yīng)力后非金屬孔隙材料的體積縮小，而金屬材料吸收應(yīng)力后促進(jìn)了其流動(dòng)變形，因此，非金屬孔隙材料所吸收的應(yīng)力要遠(yuǎn)大于金屬材料。

第一材料可以通過粘結(jié)劑與初始粉末冶金材料相粘接，而初始粉末冶金材料主要利用第一材料中非金屬孔隙材料的多孔性質(zhì)或者金屬材料高溫下流動(dòng)性好的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)減小應(yīng)力的目的。在實(shí)施例中，第一材料可以包括金屬材料和非金屬孔隙材料中的至少一種。示例性的，金屬材料可以包括鋁粉末、銅粉末、鎳粉末、不銹鋼粉末和鈦粉末中的至少一種。非金屬孔隙材料可以包括沸石、膨潤土、硅藻土、高硅質(zhì)硅酸鹽、堇青石、鈦酸鋁和鋁硅酸鹽中的至少一種。

根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，在粉末冶金材料的顆粒中，基于顆粒的總重量，初始粉末冶金材料的重量可以占顆粒的總重量的80％-95％，粘結(jié)劑可以占顆粒的總重量的0.1-2％，余量為第一材料。示例性第一材料的重量占比可以為4.9％-18％。當(dāng)初始粉末冶金材料的重量占比大于95％時(shí)，由于初始粉末冶金材料占比較過多則應(yīng)力改善不明顯，當(dāng)初始粉末冶金材料的重量占比小于80％時(shí)，影響形成的粉末冶金材料的整體性能，例如但不限于，硬度、強(qiáng)度等。此外，當(dāng)粘結(jié)劑的重量占比大于2％時(shí)，粘結(jié)劑的重量占比較高，在制備時(shí)的噴霧干燥步驟中造粒粉末結(jié)塊率較高導(dǎo)致成品率下降，而當(dāng)粘結(jié)劑的重量占比小于0.1％時(shí)，粘結(jié)劑的重量占比較小，不能對(duì)材料有效地進(jìn)行粘接，導(dǎo)致造粒粉末成粉率不足，從而會(huì)影響最終形成的粉末冶金材料的造粒效果。

根據(jù)本申請(qǐng)，粘接劑可以將第一材料之間、初始粉末冶金材料之間以及第一材料與初始粉末冶金材料之間進(jìn)行粘接，在無外界條件影響時(shí)，初始粉末冶金材料粉末自身不長大，而是只通過粘結(jié)劑粘結(jié)成大顆粒形式的粉末冶金材料，而在后續(xù)制備或者應(yīng)用粉末冶金材料的過程中，初始粉末冶金材料中的應(yīng)力能夠通過第一材料得以釋放，因而最終獲得的粉末冶金材料的應(yīng)力較小。例如，在燒結(jié)過程中，初始粉末冶金材料可以通過其內(nèi)部的孔隙釋放應(yīng)力。

根據(jù)本申請(qǐng)，粘結(jié)劑可以包括纖維素類粘結(jié)劑和醇類粘結(jié)劑中的至少一種。纖維素類粘結(jié)劑可以包括羥甲基纖維素類粘結(jié)劑、羥乙基纖維素類粘結(jié)劑和羥丙基纖維素類粘結(jié)劑中的至少一種，醇類粘結(jié)劑可以包括聚乙烯醇類粘結(jié)劑、聚丙烯醇類粘結(jié)劑、其它含六個(gè)碳原子以上的高級(jí)醇類粘結(jié)劑等的醇類粘結(jié)劑中的至少一種，然而，本申請(qǐng)還可以根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的粘結(jié)劑，本申請(qǐng)并不限于于此。

根據(jù)本申請(qǐng)，金屬類粉末冶金材料可以包括諸如鎢鈷類粉末冶金材料、鎢鈷鈦類粉末冶金材料、鎢鈦鉭類粉末冶金材料、鎢鈦鉭鈮類粉末冶金材料、鐵-石墨粉末合金、鐵-硫-石墨粉末合金和銅基粉末冶金材料中的至少一種。非金屬陶瓷類的粉末冶金材料可以包括諸如氧化鈦、氮化鈦、碳化鈦、四氧化三鐵、氧化鐵、氧化亞鐵、氧化鋁、氧化鉻和氧化鎳中的至少一種。并且可以選擇初始粉末冶金材料具有類球或者球體的形狀，以利于初始粉末冶金材料之間、第一材料之間、初始粉末冶金材料和第一材料之間能夠被粘接劑更好地粘接等，當(dāng)然，本申請(qǐng)并不限制于此，也就是說，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇合適的初始粉末冶金材料的形狀，例如，設(shè)置初始粉末冶金材料的形狀為具有棱角的形狀。

在下文中，將結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)描述本申請(qǐng)的粉末冶金材料的制備方法。

根據(jù)本申請(qǐng)第二方面的實(shí)施例，還提供了一種粉末冶金材料的制備方法，如圖2所示，所述制備方法可以包括以下步驟：步驟S101，提供初始粉末冶金材料粉末和第一材料粉末；步驟S102，提供粘結(jié)劑；步驟S103，將初始粉末冶金材料粉末、第一材料粉末和粘結(jié)劑制備成漿料；步驟S104，對(duì)漿料進(jìn)行噴霧干燥處理，從而得到顆粒形式的粉末冶金材料。

在本申請(qǐng)實(shí)施例中，提供初始粉末冶金材料粉末和第一材料粉末的步驟可以包括分別準(zhǔn)備初始粉末冶金材料粉末和第一材料粉末的步驟。

根據(jù)本申請(qǐng)，初始粉末冶金材料包括金屬類粉末冶金材料和非金屬陶瓷類的粉末，其中，可以選擇初始粉末冶金材料和第一材料的類別相同，也就是說，當(dāng)初始粉末冶金材料為金屬類時(shí)，優(yōu)先選擇金屬材料作為第一材料，當(dāng)然，也可以選擇非金屬孔隙材料。然而，本申請(qǐng)并不限制于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本申請(qǐng)的教導(dǎo)下根據(jù)實(shí)際需要選擇更為合適的第一材料，且不限制于金屬材料和非金屬孔隙材料。

在實(shí)施例中，第一材料的粒徑尺寸可以在1-10μm范圍內(nèi)，初始粉末冶金材料的粒徑尺寸可以在10-50μm范圍內(nèi)。若第一材料的粒徑尺寸小于1μm，則第一材料的粉末制備難度較大，成本較高；若第一材料的粒徑尺寸大于10μm，則在相同質(zhì)量下，粒徑越大，粉末數(shù)量越少，造粒后分布在初始粉末冶金材料中的顆粒越少，而導(dǎo)致易出現(xiàn)應(yīng)力吸收不均勻的狀況。若初始粉末冶金材料的粒徑尺寸小于10μm，則對(duì)于相同質(zhì)量的初始粉末冶金材料，粒徑越小，粉末數(shù)量越多，粉末與粉末之間的界面越多，因而導(dǎo)致初始粉末冶金材料內(nèi)部應(yīng)力越大，因此需要較高的成本才能改善應(yīng)力；若初始粉末冶金材料的粒徑尺寸大于50μm，則易出現(xiàn)過大體積的孔隙，而所添加的第一材料對(duì)過大孔隙改善不明顯，從而會(huì)最終導(dǎo)致材料抗拉性能提升不明顯。

這里，上述材料的粒徑尺寸可以是材料粉末的最大長度，而非具體限定該材料具有球形或類球形的形狀。例如但不限于，當(dāng)材料具有橢圓形形狀時(shí)，該材料的粒徑尺寸可以指橢圓對(duì)應(yīng)的長軸的長度。

根據(jù)本申請(qǐng)粉末冶金材料的制備方法，提供粘結(jié)劑的步驟可以包括將粘結(jié)劑制備成漿液，然后將準(zhǔn)備好的初始粉末冶金材料粉末和第一材料粉末加入上述漿液中，從而得到后續(xù)噴霧干燥過程中所需的漿料。這里，可以將初始粉末冶金材料粉末和第一材料粉末分別加入上述漿液中形成漿料，也可以先將初始粉末冶金材料粉末和第一材料粉末混合后，再加入到上述漿液中，本申請(qǐng)并不限制初始粉末冶金材料粉末和第一材料粉末的加料順序和加料方式。

將粘結(jié)劑制備成漿液的步驟可以包括將粘結(jié)劑、分散劑和消泡劑溶解到去離子水中制備成漿液，其中，粘結(jié)劑可以包括纖維素類粘結(jié)劑和醇類粘結(jié)劑中的至少一種，消泡劑可以為聚醚改性硅油或有機(jī)硅油，分散劑可以為檸檬酸或三乙基己基磷酸。根據(jù)本申請(qǐng)，選擇分散劑和消泡劑作為助劑，能夠使得初始粉末冶金材料粉末和第一材料粉末可以均勻地分散在漿液中，當(dāng)然，本申請(qǐng)還可以根據(jù)實(shí)際需要選擇其他合適的助劑，本申請(qǐng)并不限制于此。

作為示例，漿液按重量百分比計(jì)可以包括1％-2％的粘結(jié)劑、0.5％-1％的分散劑、1％-2％的消泡劑以及余量的去離子水。分散劑和消泡劑分別在漿液中的重量比與粘結(jié)劑的重量比成正比，也就是說，粘結(jié)劑的含量越高，分散劑與消泡劑的含量越高。根據(jù)本申請(qǐng)，由于各個(gè)粉末粒徑的較小，對(duì)于相同質(zhì)量的各個(gè)粉末，粉末粒徑越小其比表面積越大，因此需要更多粘結(jié)劑作為封閉劑，因此粘結(jié)劑的量則需要取粘結(jié)劑量的范圍的上限。當(dāng)粘結(jié)劑的重量比小于1％時(shí)，粘結(jié)劑的重量占比較小，不能有效地進(jìn)行造粒，從而不能有效的將粘結(jié)粉末冶金材料粉末和第一材料粉末進(jìn)行粘接，而當(dāng)粘結(jié)劑的重量比大于2％時(shí)，粘結(jié)劑重量占比較多，易造成后續(xù)噴霧燒結(jié)后結(jié)塊，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。

在制備好漿液后，按照初始粉末冶金材料粉末和第一材料粉末的總重量占漿料總重量的20％-70％，將準(zhǔn)備好的初始粉末冶金材料粉末和第一材料粉末加入到漿液中，得到噴霧干燥的漿料，當(dāng)初始粉末冶金材料粉末和第一材料粉末的總重量占比小于20％時(shí)，漿料中固體的重量占比較少，液體的重量占比相對(duì)較多，則會(huì)使得造粒時(shí)間變長，導(dǎo)致成本太高；當(dāng)初始粉末冶金材料粉末和第一材料粉末的總重量占比大于70％時(shí)，漿料中固體的重量占比較多，液體的重量占比相對(duì)較少，導(dǎo)致后續(xù)的噴霧工序無法穩(wěn)定進(jìn)行，從而影響生產(chǎn)穩(wěn)定性。

在制漿完成后，對(duì)漿料進(jìn)行噴霧干燥。根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，可以將漿料輸送到高速甩液圓盤上以形成液滴，然后利用熱風(fēng)液滴的熱風(fēng)吹進(jìn)干燥塔內(nèi)，液滴在下降過程中經(jīng)過短暫的停留，最終形成第一材料粉末通過粘結(jié)劑摻雜在初始粉末冶金材料中的顆粒狀的粉末冶金材料。

根據(jù)本申請(qǐng)的粉末冶金材料的制備方法，因?yàn)槌跏挤勰┮苯鸩牧戏勰┖偷谝徊牧戏勰┑牧捷^小，所以初始粉末冶金材料和第一材料經(jīng)由粘結(jié)劑粘附而形成的粉末冶金材料的顆粒的粒徑也相對(duì)較小，因此需要相對(duì)較低的轉(zhuǎn)速。初始粉末冶金材料比重相對(duì)較大，且初始粉末冶金材料和第一粉末的粒徑尺寸差異較小，因此在通過圓盤甩出的過程中，控制甩盤具有一定的轉(zhuǎn)速，能夠互相形成第一粉末均勻分布在初始粉末冶金材料中的造粒粉，即為含有一定水分的粉末冶金顆粒。據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，高速甩液圓盤的轉(zhuǎn)速可以控制到6000轉(zhuǎn)/分鐘-15000轉(zhuǎn)/分鐘的范圍內(nèi)，優(yōu)選地，可以被控制到8000-12000轉(zhuǎn)/分鐘的范圍內(nèi)，溫度相對(duì)較低的熱風(fēng)可以降低粘結(jié)劑的損耗，使得獲得的粉末冶金材料保留更多的粘結(jié)劑。根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，熱風(fēng)的溫度被控制在60-100℃的范圍內(nèi)，干燥塔的溫度可以被控制在100-400℃的范圍內(nèi)，液滴在干燥塔內(nèi)短暫的停留時(shí)間可以控制為5-15秒。

根據(jù)本申請(qǐng)的粉末冶金材料的制備方法，將噴霧干燥后所得的粉末冶金材料粉末進(jìn)行燒結(jié)。

在噴霧干燥完后，可以獲得第一材料通過粘結(jié)劑摻雜在初始粉末冶金材料中的顆粒形式的粉末，然而這種粉末中還含有一定的水分，因此需要對(duì)粉末進(jìn)行燒結(jié)，這樣可以去除粉末中的水分。根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，燒結(jié)的初始溫度可以為25℃，升溫速度可以為5-10℃/分鐘，升溫至200℃，然后保溫3小時(shí)至10小時(shí)。根據(jù)本申請(qǐng)，由于粉末冶金材料粉末的粒徑較小，因此較慢的升溫速度和較短的保溫時(shí)間，即可以達(dá)到所需的效果，而且能夠節(jié)省能源。此外，在干燥和/或燒結(jié)的步驟中，初始粉末冶金材料能夠通過第一材料釋放應(yīng)力，使得獲得的粉末冶金材料的應(yīng)力較小。

圖3中示出了對(duì)漿料進(jìn)行噴霧干燥處理所得的粉末冶金材料粉末進(jìn)行燒結(jié)前后的變化示意圖。圖4為圖3中的局部放大示意圖。如圖3和圖4所示，粉末冶金材料內(nèi)部變化如下：

(1)燒結(jié)：此時(shí)初始粉末冶金材料在高溫下，體積開始變大，初始粉末冶金材料粉末顆粒間的孔隙開始縮小。

(2)生長：在高溫條件下，初始粉末冶金材料的顆粒之間開始連接，由多顆初始粉末冶金材料連接生長成一起，形成一整塊材質(zhì)。

如圖3所示，粉末冶金材料中的初始粉末冶金材料的粉末顆粒間的孔隙被第一材料填充。

根據(jù)本申請(qǐng)的制備粉末冶金材料的方法，還可以在燒結(jié)步驟后將燒結(jié)所得粉末進(jìn)行篩分，從而得到不同粒徑區(qū)間的粉末冶金材料粉末?？梢愿鶕?jù)需要篩分成不同粒徑區(qū)間的粉末冶金材料粉末，以應(yīng)用于不同的產(chǎn)品。

根據(jù)本申請(qǐng)第三方面的實(shí)施例，一種粉末冶金材料的應(yīng)用，所述粉末冶金材料能夠作為制造廚具的原材料，例如可以作為制造菜板，炊具以及容器等的原材料。

下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本申請(qǐng)的保護(hù)范圍不局限于實(shí)施例。

實(shí)施例1

通過下面的方法來制備根據(jù)實(shí)施例1的粉末冶金材料。

步驟S10，提供平均粒徑為30μm的鎢鈷合金粉末冶金材料作為初始粉末冶金材料、平均粒徑為5μm的鋁粉末作為第一材料。

步驟S20，制備漿料。

準(zhǔn)備漿液：選擇羥甲基纖維素作為粘結(jié)劑，漿液按重量百分比計(jì)包括1.5％的羥甲基纖維素、0.7％的三乙基己基磷酸、1.5％的有機(jī)硅油以及余量的去離子水，將上述各個(gè)組分混合形成漿液。

準(zhǔn)備混合粉末：將鎢鈷合金粉末冶金材料和鋁粉末按照重量比為9:1進(jìn)行混合。制備漿料：按照鎢鈷合金粉末冶金材料和鋁粉末的混合粉末的總重量占漿料總重量的45％，將鎢鈷合金粉末冶金材料和鋁粉末混合后，加入到上述準(zhǔn)備的漿液中，從而制備得到漿料。

步驟S30，對(duì)漿料進(jìn)行噴霧干燥。

將漿料輸送到10000轉(zhuǎn)/分鐘的高速甩液圓盤上，然后使得漿料被甩液圓盤甩出形成液滴，接著，液滴被80℃的熱風(fēng)吹進(jìn)300℃干燥塔內(nèi)，下降過程中，經(jīng)過數(shù)秒的停留后落下，從而得到鋁粉末經(jīng)由羥甲基纖維素?fù)诫s在鎢鈷合金粉末冶金材料中的粉末冶金材料。

步驟S40，對(duì)形成的粉末冶金材料進(jìn)行燒結(jié)，以去除其中所含的水分，燒結(jié)的參數(shù)為：初始溫度為25℃，升溫速度可以為8℃/分鐘，升溫至200℃，然后保溫6小時(shí)，從而得到顆粒形式存在的粉末冶金材料。經(jīng)XRD衍射分析，在形成的粉末冶金材料的顆粒中，基于顆粒的總重量，鎢鈷合金粉末冶金材料的重量占顆粒的總重量的89.6％，鋁的重量占顆粒的總重量的9.1％，羥甲基纖維素的重量占顆粒的總重量的1.3％。

實(shí)施例2

除了采用鋅粉末代替實(shí)施例1中的鋁粉末之外，采用與實(shí)施例1的方法相同的方法制造根據(jù)實(shí)施例2的粉末冶金材料，在形成的粉末冶金材料的顆粒中，基于顆粒的總重量，鎢鈷合金粉末冶金材料的重量占顆粒的總重量的91.1％，鋅的重量占顆粒的總重量的7.8％，羥甲基纖維素的重量占顆粒的總重量的1.1％。

實(shí)施例3

除了采用氮化鈦粉末代替實(shí)施例1中的鎢鈷合金粉末冶金材料之外，采用與實(shí)施例1的方法相同的方法制造根據(jù)實(shí)施例3的粉末冶金材料，在形成的粉末冶金材料的顆粒中，基于顆粒的總重量，氮化鈦的重量占顆粒的總重量的90.7％，鋁的重量占顆粒的總重量的8.1％，羥甲基纖維素的重量占顆粒的總重量的1.2％。

實(shí)施例4

除了將鎢鈷合金粉末冶金材料的粒徑由30μm替換為50μm之外，采用與實(shí)施例1的方法相同的方法制造根據(jù)實(shí)施例4的粉末冶金材料，在形成的粉末冶金材料的顆粒中，基于顆粒的總重量，鎢鈷合金粉末冶金材料的重量占顆粒的總重量的93.5％，鋁的重量占顆粒的總重量的5.5％，羥甲基纖維素的重量占顆粒的總重量的1.0％。

對(duì)比例1

除了采用鎢鈷鈦合金代替鋁粉末之外(鎢鈷鈦合金的抗拉強(qiáng)度低于初始粉末冶金材料的抗拉強(qiáng)度)，采用與實(shí)施例1的方法相同的方法制造根據(jù)對(duì)比例1的粉末冶金材料。

對(duì)比例2

僅采用鎢鈷合金粉末冶金材料。

具體對(duì)比詳細(xì)參見下面的表1：

表1本申請(qǐng)實(shí)施例和對(duì)比例參數(shù)

性能指標(biāo)測試

應(yīng)用實(shí)施例1-4和對(duì)比例1-2中的粉末冶金材料通過粉末冶金的方式制造成刀具。并對(duì)刀具進(jìn)行測試，具體性能測試方法如下：

(1)材質(zhì)抗拉強(qiáng)度，參考《GB/T 228》中抗拉強(qiáng)度測試方法，抗拉強(qiáng)度值越大，材料抗拉強(qiáng)度越大，單位為MPa。

表2：本申請(qǐng)實(shí)施例與對(duì)比例的測試結(jié)果示意表

根據(jù)公知抗拉強(qiáng)度的測試結(jié)果值越大，應(yīng)力越小，因此可以通過測試刀具的抗拉強(qiáng)度，來表征粉末冶金材料的應(yīng)力值。結(jié)合以上：實(shí)施例1-4的粉末冶金材料，與對(duì)比例2中的初始的粉末冶金材料相比，抗拉強(qiáng)度的測試值較大，因此應(yīng)力相對(duì)較低。故能夠適用于厚度不均的產(chǎn)品的制造，并且還能夠保留初始粉末冶金材料其他的優(yōu)異性能。

雖然上面已經(jīng)詳細(xì)描述了本申請(qǐng)的實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本申請(qǐng)的精神和范圍內(nèi)，可對(duì)本申請(qǐng)的實(shí)施例做出各種修改和變型。但是應(yīng)當(dāng)理解，在本領(lǐng)域技術(shù)人員看來，這些修改和變型仍將落入權(quán)利要求所限定的本申請(qǐng)的實(shí)施例的精神和范圍內(nèi)。

粉末冶金材料及其制備方法和其應(yīng)用.pdf