1.本發(fā)明涉及一種超支化聚合物粘結(jié)劑及使用該粘結(jié)劑的粉末冶金預(yù)混合粉末和相關(guān)的制備方法，屬于一種材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

2.在粉末冶金中，為了提高粉末冶金產(chǎn)品的物理性能(例如強度性能或加工性能或磁性能)，常將金屬基體粉末與其他改進(jìn)物理性能的無機粉末以及潤滑劑相混合。然而，不同粉末物理性質(zhì)(比如松裝密度、比重、形貌、粒度等)的差別往往導(dǎo)致混合粉末在運輸和壓制過程中產(chǎn)生揚塵和偏析，污染工作環(huán)境，惡化燒結(jié)制品的性能和均勻性。粘結(jié)技術(shù)是使用粘結(jié)劑將改進(jìn)物理性能的粉末與基體粉末粘結(jié)在一起，是解決混合粉末偏析的新技術(shù)。其制備原理是以基體粉末為母料，采用粘結(jié)劑將密度、粒度或形貌與基體粉末不相同的無機粉末粘附在基體粉末上，以減少混合粉末在運輸和壓制過程中的揚塵和成分偏析。相比較于常規(guī)擴散混合粉末，粘結(jié)劑處理預(yù)混粉末的主要優(yōu)點是揚塵和成分偏析少，流動性和模具填充性好，生產(chǎn)效率高，生坯及燒結(jié)件中成分和組織均勻性高，產(chǎn)品性能和尺寸的一致性好。

3.制備預(yù)混合粉末的關(guān)鍵是粘結(jié)劑技術(shù)。雖然在一些專利中提到過一些粉末冶金預(yù)混粉末用粘結(jié)劑的類型(專利cn1075904a；專利cn1029512c)，但這些方法使用的粘結(jié)劑在種類和用量、生產(chǎn)環(huán)保性等方面具有非常大的局限性。

4.超支化聚合物是一類具有高度支化和不規(guī)則準(zhǔn)三維球形結(jié)構(gòu)的大分子，具有大量的末端基團，無分子內(nèi)和分子之間鏈纏結(jié)，與分子量相近的線性聚合物相比，其在溶解或者熔融狀態(tài)下具有更低的粘度。并且超支化聚合物的合成方便，通過改性超支化聚合物大量的末端基團，可以滿足不同場合的應(yīng)用要求。因此，利用超支化聚合物粘結(jié)劑來粘結(jié)處理混合粉末，有望進(jìn)一步提高混合粉末的流動性和粘結(jié)效果?，F(xiàn)有技術(shù)中還未有公開。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種超支化聚合物粘結(jié)劑，來提高混合粉末的流動性和粘結(jié)效果。

6.本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種使用上述粘結(jié)劑的粉末冶金預(yù)混合粉末。

7.本發(fā)明所要解決的第三個技術(shù)問題是提供一種使用上述粘結(jié)劑來制備粉末冶金預(yù)混合粉末的制備方法。

8.本發(fā)明解決第一個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種用于制備粉末冶金預(yù)混合粉末的粘結(jié)劑，其特征在于，所述粘結(jié)劑為端羥基超支化聚酯。

9.進(jìn)一步，所選用的端羥基超支化聚酯的骨架為脂肪族超支化聚酯或芳香族超支化聚酯。

10.進(jìn)一步，所選用的端羥基超支化聚酯的分子量為500-52000。

11.最后，所選用的端羥基超支化聚酯的羥基數(shù)為5-100mol，羥值為5-1000mg koh/g，酸值為≤100mg koh/g。

12.本發(fā)明解決第二個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種粉末冶金預(yù)混合粉末，其包括有金屬基體粉末、改進(jìn)物理性能的粉末和潤滑劑粉末，其特征在于還含有上述的任意一種粘結(jié)劑，含量在0.05％-0.5％之間，質(zhì)量百分比。

13.進(jìn)一步，所述金屬基體粉末選自霧化鐵粉、霧化鐵硅粉、霧化鐵硅鋁粉和霧化鐵鎳粉的一種。

14.進(jìn)一步，所述改進(jìn)物理性能的粉末包含銅、石墨、磷化鐵、納米二氧化硅、高嶺土和玻璃粉的一種或多種無機粉末。

15.最后，所述潤滑劑粉末是硬脂酸鋅或n,n'-亞乙基雙硬脂酰胺。

16.本發(fā)明解決第三個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種采用上述粘結(jié)劑制備粉末冶金預(yù)混合粉末的方法，其特征在于，按照以下步驟進(jìn)行：

17.1)將端羥基超支化聚酯溶解在乙醇溶劑中，將按配料單提前配好的金屬基體粉末及改進(jìn)物理性能的粉末加入雙錐回轉(zhuǎn)真空混料機內(nèi)，混合時間為15-60min；

18.2)加料結(jié)束后開始預(yù)混合，時間15-60min，轉(zhuǎn)速10-50r/min，期間將配好的粘結(jié)劑溶液加入到溶解罐內(nèi)進(jìn)行溶解；

19.3)在確認(rèn)粘結(jié)劑溶解完全的前提下開啟計量泵進(jìn)行定量噴液，期間混料機保持旋轉(zhuǎn)繼續(xù)混合，噴液結(jié)束保持混料機連續(xù)運轉(zhuǎn)，然后進(jìn)行烘干；

20.4)烘干結(jié)束后，關(guān)機并將配好的潤滑劑粉末加入混料機，重新啟動混料機開始混合，時間10-30min；混合完成后將料接出開啟旋振篩進(jìn)行篩分；結(jié)束后進(jìn)行合批，時間5-30min，得到最終產(chǎn)品。

21.進(jìn)一步，所述3)步驟中，烘干步驟采用以下方式：保持混料機連續(xù)運轉(zhuǎn)，開啟旋片真空泵及導(dǎo)熱油泵進(jìn)行真空烘干，油溫30-80度，時間20-40min。

22.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：采用本發(fā)明的技術(shù)方案，經(jīng)過檢測，對改進(jìn)物理性能的粉末的粘結(jié)率均有顯著提高，有效地提高了預(yù)混合粉末的性能。

23.進(jìn)一步的，在生產(chǎn)過程中使用乙醇替代甲苯或鹵代烴或dmf，改善了生產(chǎn)環(huán)保水平。

附圖說明

24.圖1：預(yù)混合粘結(jié)鐵粉制備工藝路線圖；

25.圖2：預(yù)混合粘結(jié)鐵粉電鏡圖。

具體實施方式

26.以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

27.一種用于制備粉末冶金預(yù)混合粉末的粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑為端羥基超支化聚酯，所選用的端羥基超支化聚酯的骨架為脂肪族超支化聚酯或芳香族超支化聚酯。通常所選用的端羥基超支化聚酯的分子量為500-52000。進(jìn)一步的，所選用的端羥基超支化聚酯的羥基數(shù)為5-100mol，羥值為5-1000mg koh/g，酸值為≤100mg koh/g。

28.利用上述粘結(jié)劑制備的粉末冶金預(yù)混合粉末還包含有金屬基體粉末、改進(jìn)物理性能的粉末和潤滑劑粉末，通常含量在0.05％-0.5％之間，質(zhì)量百分比。不過工程師可以按照合金性質(zhì)根據(jù)常規(guī)粘結(jié)劑用量做適當(dāng)調(diào)整。所選金屬基體粉末選自霧化鐵粉、霧化鐵硅粉、霧化鐵硅鋁粉和霧化鐵鎳粉的一種。所選改進(jìn)物理性能的粉末包含銅、石墨、磷化鐵、納米二氧化硅、高嶺土和玻璃粉的一種或多種無機粉末。所選潤滑劑粉末是硬脂酸鋅或n,n'-亞乙基雙硬脂酰胺。

29.一種采用上述粘結(jié)劑制備粉末冶金預(yù)混合粉末的方法，其按照以下步驟進(jìn)行：

30.1)將端羥基超支化聚酯溶解在乙醇溶劑中，將按配料單提前配好的金屬基體粉末及改進(jìn)物理性能的粉末加入雙錐回轉(zhuǎn)真空混料機內(nèi)，混合時間為15-60min；

31.2)加料結(jié)束后開始預(yù)混合，時間15-60min，轉(zhuǎn)速10-50r/min，期間將配好的粘結(jié)劑溶液加入到溶解罐內(nèi)進(jìn)行溶解；

32.3)在確認(rèn)粘結(jié)劑溶解完全的前提下開啟計量泵進(jìn)行定量噴液，期間混料機保持旋轉(zhuǎn)繼續(xù)混合，噴液結(jié)束保持混料機連續(xù)運轉(zhuǎn)，然后進(jìn)行烘干；

33.4)烘干結(jié)束后，關(guān)機并將配好的潤滑劑加入混料機，重新啟動混料機開始混合，時間10-30min；混合完成后將料接出開啟旋振篩進(jìn)行篩分；結(jié)束后進(jìn)行合批，時間5-30min，得到最終產(chǎn)品；

34.進(jìn)一步，所述3)步驟中，烘干步驟采用以下方式：保持混料機連續(xù)運轉(zhuǎn)，開啟旋片真空泵及導(dǎo)熱油泵進(jìn)行真空烘干，油溫30-80度，時間20-40min。

35.選用端羥基超支化聚酯做粘結(jié)劑，分子量為500-52000，骨架為脂肪族超支化聚酯或芳香族超支化聚酯，端羥基超支化聚酯的羥基數(shù)為5-100mol，羥值為5-1000mg koh/g，酸值為≤100mg koh/g。粘結(jié)原理：端羥基超支化聚酯分子末端有大量極性基團羥基存在，羥基數(shù)為5-100mol。在粘結(jié)預(yù)混合粉末時，一個超支化聚酯分子末端的多個羥基可以同時與金屬基體粉末和改進(jìn)物理性能的粉末相互作用，最終將不同的粉末粘結(jié)在一起，達(dá)到良好的粘結(jié)效果。

36.應(yīng)用例：fe-2cu-0.8c粘結(jié)粉末混合制備：

37.金屬基粉：水霧化鐵粉(d50＝83μm)；改進(jìn)物理性能的粉末：銅粉(d50＝43μm)，石墨(d50＝5μm)；潤滑劑：n,n-亞乙基雙硬脂酰胺(ebs)。粘結(jié)劑：端羥基超支化聚酯hyper h103。

38.工藝流程：鐵粉+銅粉+石墨—預(yù)混—加粘結(jié)劑混合—真空烘干—加潤滑劑混合—過篩—合批—預(yù)混合鐵粉

39.工藝具體：將鐵粉、銅粉和石墨依次加入到雙錐回轉(zhuǎn)真空混料機內(nèi)；加料結(jié)束后開始預(yù)混合，時間15min，轉(zhuǎn)速15r/min，期間將配好的粘結(jié)劑溶液加入到溶解罐內(nèi)進(jìn)行溶解；在確認(rèn)粘結(jié)劑溶解完全的前提下開啟計量泵進(jìn)行定量噴液，期間混料機保持旋轉(zhuǎn)繼續(xù)混合，噴液結(jié)束保持混料機連續(xù)運轉(zhuǎn)，時間25min；然后開啟旋片真空泵及導(dǎo)熱油泵進(jìn)行真空烘干，油溫度50度，時間20min；烘干結(jié)束后，關(guān)機并將配好的潤滑劑加入混料機，重新啟動混料機開始混合，時間15min；混合完成后將料接出開啟旋振篩進(jìn)行篩分；篩分完成后將篩下物進(jìn)行合批，時間10min，得到最終的預(yù)混合粉末。

40.效果：添加0.1％-0.2％的端羥基超支化聚酯(粘結(jié)劑占總質(zhì)量的百分比)，銅的粘結(jié)率60-80％，c的粘結(jié)率90-98％。技術(shù)特征：

1.一種用于制備粉末冶金預(yù)混合粉末的粘結(jié)劑，其特征在于，所述粘結(jié)劑為端羥基超支化聚酯。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備粉末冶金預(yù)混合粉末的粘結(jié)劑，其特征在于，所選用的端羥基超支化聚酯的骨架為脂肪族超支化聚酯或芳香族超支化聚酯。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備粉末冶金預(yù)混合粉末的粘結(jié)劑，其特征在于，所選用的端羥基超支化聚酯的分子量為500-52000。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備粉末冶金預(yù)混合粉末的粘結(jié)劑，其特征在于，所選用的端羥基超支化聚酯的羥基數(shù)為5-100mol，羥值為5-1000mg koh/g，酸值為≤100mg koh/g。5.一種粉末冶金預(yù)混合粉末，其包括有金屬基體粉末、改進(jìn)物理性能的粉末和潤滑劑粉末，其特征在于還含有權(quán)利要求1～4任意一種粘結(jié)劑，含量在0.05％-0.5％之間，質(zhì)量百分比。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的粉末冶金預(yù)混合粉末，其特征在于，所述金屬基體粉末選自霧化鐵粉、霧化鐵硅粉、霧化鐵硅鋁粉和霧化鐵鎳粉的一種。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的粉末冶金預(yù)混合粉末，其特征在于，所述改進(jìn)物理性能的粉末包含銅、石墨、磷化鐵、納米二氧化硅、高嶺土和玻璃粉的一種或多種無機粉末。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的粉末冶金預(yù)混合粉末，其特征在于，所述潤滑劑粉末是硬脂酸鋅或n,n'-亞乙基雙硬脂酰胺。9.一種采用權(quán)利要求1所述粘結(jié)劑制備粉末冶金預(yù)混合粉末的方法，其特征在于，按照以下步驟進(jìn)行：1)將端羥基超支化聚酯溶解在乙醇溶劑中，將按配料單提前配好的金屬基體粉末及改進(jìn)物理性能的粉末加入雙錐回轉(zhuǎn)真空混料機內(nèi)，混合時間為15-60min；2)加料結(jié)束后開始預(yù)混合，時間15-60min，轉(zhuǎn)速10-50r/min，期間將配好的粘結(jié)劑溶液加入到溶解罐內(nèi)進(jìn)行溶解；3)在確認(rèn)粘結(jié)劑溶解完全的前提下開啟計量泵進(jìn)行定量噴液，期間混料機保持旋轉(zhuǎn)繼續(xù)混合，噴液結(jié)束保持混料機連續(xù)運轉(zhuǎn)，然后進(jìn)行烘干；4)烘干結(jié)束后，關(guān)機并將配好的潤滑劑粉末加入混料機，重新啟動混料機開始混合，時間10-30min；混合完成后將料接出開啟旋振篩進(jìn)行篩分；結(jié)束后進(jìn)行合批，時間5-30min，得到最終產(chǎn)品。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備粉末冶金預(yù)混合粉末的方法，其特征在于，所述3)步驟中，烘干步驟采用以下方式：保持混料機連續(xù)運轉(zhuǎn)，開啟旋片真空泵及導(dǎo)熱油泵進(jìn)行真空烘干，油溫30-80度，時間20-40min。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及一種用于制備粉末冶金預(yù)混合粉末的粘結(jié)劑及其預(yù)混合粉末和制備方法，所述預(yù)混合粉末包含金屬基體粉末、改進(jìn)物理性能的粉末和潤滑劑粉末。所述粘結(jié)劑為端羥基超支化聚酯。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，經(jīng)過檢測，對改進(jìn)物理性能的粉末的粘結(jié)效率均有顯著的提高，從而有效地提高了預(yù)混合粉末的性能。而有效地提高了預(yù)混合粉末的性能。而有效地提高了預(yù)混合粉末的性能。

技術(shù)研發(fā)人員：江皇勇 包崇璽

受保護(hù)的技術(shù)使用者：東睦新材料集團股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.12.21

技術(shù)公布日：2023/6/3