[发明专利]一种金刚石工具用钴粉的制备方法

说明书

本发明公开了一种金刚石工具用钴粉的制备方法，步骤如下：(1)脱水：将氯化钴晶体配置成氯化钴溶液，然后离心喷雾干燥，得到低于2个结晶水的氯化钴粉末；(2)裂解还原反应：将步骤(1)所得到的氯化钴粉末置入双管式炉中，在氢气氛围下进行裂解还原，得到海绵状的钴粉，然后通过气流粉碎和分级后得到类球状钴粉，产生的氯化氢气体用氢氧化钠溶液吸收；钴粉的粒径为4‑8μm。采用本方法生产出来的钴粉呈类球形，分布均匀，并且颗粒较粗，可用于高稳定耐磨性新型聚晶金刚石复合材料的生产，优异的锋利度和耐磨性保证了金刚石锯片的切割效率和使用寿命，可广泛应用于有色金属，非金属切削加工以及石油、地质钻探等许多领域。

技术领域

本发明具体涉及一种金刚石工具用钴粉的制备方法。

背景技术

钴粉主要用于硬质合金、金刚石工具、磁性材料和耐热粉末冶金制品。我国的金刚石工具的产量也具世界前列，在金刚石工具行业，某些钴基配方的钴含量高达90％以上，甚至是纯钴配方，外加金刚石工具尺寸的限制和不成熟的制粒工艺，大多数企业不对金属和金刚石混合料进行制粒处理，故在装模过程中，钴粉的物性直接影响该工序的顺利与否，对于用途不同的产品，钴粉的烧结硬度、烧结稳定性等性能均是大家关注的焦点。传统金刚石工具用钴粉是用碳酸钴或者草酸钴还原制取，工艺比较复杂、能耗高且碳酸钴或草酸钴的合成均会产生大量氨氮废水，污染环境，处理成本高，并且传统工艺制备的金刚石工具用钴粉的粒度较细，松装密度小，形状一般呈絮状或树枝状，很难稳定地控制钴粉的形态，钴粉的粘性很大，团聚现象严重，流动性差，颗粒的分散性不好，从而影响金刚石复合片的稳定性和耐磨性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种钴粉的制备方法，利用该制备方法可以制造出具有良好结构形态的类球状钴粉，具体的技术方案如下：

一种金刚石工具用钴粉的制备方法，其包括如下步骤：

(1)脱水：将氯化钴晶体用去离子水配置成氯化钴溶液，然后使氯化钴溶液进入到离心喷雾干燥机中进行干燥，得到低于2个结晶水的氯化钴粉末；

(2)裂解还原反应：将步骤(1)所得到的氯化钴粉末置入双管式炉中，先脱除全部结晶水，然后在氢气氛围下进行裂解还原，得到海绵状的钴粉，再通过气流粉碎和分级后得到类球状钴粉，产生的氯化氢气体用氢氧化钠溶液吸收；

钴粉的粒径为4-8μm。优选地，所述氯化钴晶体的纯度≥99.5wt％。

在用氢氧化钠溶液吸收氯化氢气体时，最好采用浓度≥10wt％的氢氧化钠溶液，优选采用20wt％的氢氧化钠溶液。

采用本方法生产出来的钴粉呈类球形，分布均匀，并且颗粒较粗，可用于高稳定耐磨性新型聚晶金刚石复合材料的生产，优异的锋利度和耐磨性保证了金刚石锯片的切割效率和使用寿命，可广泛应用于有色金属，非金属切削加工以及石油、地质钻探等许多领域。与现有技术相比，采用本发明所生产的钴粉的金刚石锯片的切割效率可提高20-30％，使用平均寿命可延长35％。

优选地，步骤(1)中，氯化钴溶液中钴离子的浓度为120-140g/L。该步骤中氯化钴溶液的浓度可以保证氯化钴晶体在去离子水中全部溶解，并且可以保证在喷雾干燥过程中至少脱去4个结晶水，并使脱水后的氯化钴粉末的松装密度在0.3-0.5g/cm³，并使后续生产的钴粉的粒径在设定的范围内。

进一步，步骤(1)中，氯化钴溶液进入到离心喷雾干燥机的流速为2.4-6L/h；离心喷雾干燥机的进风温度290-310℃，出风温度160-180℃，喷头变频调速为185-205Hz。

在上述条件下，可以保证氯化钴溶液中的水分能够被脱出，是最节能的氯化钴脱水条件，能够确保所得到的氯化钴中的结晶水的含量少于2个，确保进入双管还原炉后能进一步脱除剩余的结晶水，为后续无水氯化钴的裂解还原工艺步骤提供良好的步骤。另外，此工艺可以形成形态一致的钴粉前驱体，为氯化钴最终裂解形成为类球状钴粉的外形提供保证。