预合金粉是指采用物理或化学方法所制备的具有两种及以上金属组元成分的粉末固体颗粒.可广泛应用于粉末冶金制品、喷涂材料、涂料、催化剂等方面,应用领域涉及航空航天、机械、化工、汽车、摩托车、电子、农机、超硬材料制品等行业.本项目主要应用于超硬材料制品行业.其原理为本项目研究是根据超硬材料制品特性,采用国内先进的高压水雾化工艺,经过原材料真空冶炼制锭、中频高温再熔炼、高压水雾化喷粉、无尘分级、球磨处理、还原、合批、包装等工序,开发适用于超硬材料制品胎体的专用预合金粉末,寻求最佳推广工艺,满足日益增长的国内市场需求. 在本项目研究中,针对胎体材料采用传统的单质金属粉末通过机械棍合后再压制、烧结的工艺过程,使用单质粉末影响因素较多,烧结质量不易控制,胎体的力学性能不够理想等影响行业发展的瓶颈问题,研究通过预合金化方法制备具有组织均匀,熔点低,易烧结,对金刚石具有良好的润湿与粘结性能的预合金粉末.研发中对产品配方、熔炼工艺、超高压水雾化制粉技术、节能环保的无尘化分级技术、后期球磨改性处理、微波烘干还原炉改性技术等关键技术开展了研究.为了改善金刚石工具胎体的力学性能,提高胎体与金刚石的润湿性,在理论上探索采用雾化法将La、Ce等稀土元素加入到胎体-金刚石复合材料中.多项技术,为国内首次使用与突破.其创新技术包含: (1)采用了多级精炼提纯工艺,这种工艺在同行中首次被使用; (2)水雾化生产工艺中,首次在熔炼过程中加入稀土元素Ce进行改性; (3)通过对分级工艺改进,突破性地实现了无尘化分级技术; (4)在水雾化预合金粉生产工艺中,首次与球磨技术相结合,对预合金粉末进行后序改形处理. 产品的主要技术性能指标: (1)平均粒度<15μm; (2)松装密度<3.0g/cm3 ; (3)氧含量<2000ppm; (4)烧结温度 800~850℃; (5)抗弯强度800~1400MPa; (6)胎体烧结硬度>105HRB; (7)胎体中使用比例30%~70%. 项目的理论研究表明,La、Ce等稀土元素可以降低胎体合金的熔点,同时细化胎体晶粒,净化胎体合金界面,降低胎体液态合金对金刚石的润湿角,提高金刚石与胎体之间的结合强度. 项目研发在预合合粉末水雾化工艺,水雾化喷射系统-低压气喷水冷装置中,攻克了许多同类产品生产过程不能解决的难题,成功使预合金粉末各项性能指标得到大幅提升,产品的技术水平已大幅领先于国内同类产品.