一种硬质合金烧结防粘涂料及其制备方法和应用与流程

本发明属于涂料领域，具体涉及一种硬质合金烧结防粘涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、硬质合金在烧结过程中需要使用防粘涂料，以确保硬质合金烧结过程中不与石墨承烧板发生反应而造成“粘板”。目前防粘涂料的成分主要含有碳材料(如石墨或炭黑)、无机颗粒(如氧化硅、氧化锆、氧化铝等)、助剂以及溶剂。其中，碳材料主要用于提供碳气氛并增强涂层和石墨承烧板的附着强度。无机颗粒则作为主要的隔绝物质。助剂主要用于增大涂料的稳定性、粘附性等。

2、由于碳材料特别是石墨与无机颗粒的比重相差太大，这样会导致涂料在储存过程中易于发生相分离，难以在水溶液中形成稳定的体系，从而导致物料易于沉降，影响施工和涂膜的均匀性。为了兼顾碳材料与无机颗粒的分散性以获得稳定性好的防粘涂料，需要大量地添加增稠剂作为助剂，但是这样会导致涂料在保存过程中易于变质、在烧结过程中大量有机碎片的分解以及在高热条件下与硬质合金表面不可预期的副反应，造成硬质合金件机械强度的降低以及形变的出现。此外，过量增稠剂的使用还会导致烧结过程中涂层收缩率增大引起层皲裂甚至剥离脱落现象，大幅度降低涂层的附着强度，从而降低隔绝效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有的硬质合金烧结防粘涂料稳定性差的缺陷，而提供一种具有良好稳定性的硬质合金烧结防粘涂料及其制备方法和应用。

2、具体地，本发明提供了一种硬质合金烧结防粘涂料，其中，所述硬质合金烧结防粘涂料中含有石墨复合材料、炭黑、增稠剂、分散介质和溶剂，所述石墨复合材料包括石墨以及经由有机耦合剂耦合于石墨表面的无机颗粒，所述有机耦合剂为脂肪酸和/或脂肪胺。

3、本发明还提供了上述硬质合金烧结防粘涂料的制备方法，该方法包括：

4、s1、将石墨和有机耦合剂及无机颗粒在溶剂的存在下进行球磨，得到石墨复合材料；

5、s2、将石墨复合材料与炭黑、增稠剂、分散介质和溶剂混合均匀，即得硬质合金烧结防粘涂料。

6、本发明还提供了一种承烧装置，所述承烧装置的表面具有由上述硬质合金烧结防粘涂料形成的防粘涂层。

7、此外，本发明还提供了所述承烧装置在硬质合金烧结中的应用。

8、本发明的发明人经过深入且广泛研究之后发现，脂肪酸和脂肪胺这两种特定的有机耦合剂能够将无机颗粒耦合于石墨的周围，使无机颗粒粘附于石墨表面而基本未孤立悬浮于溶液中，所得石墨复合材料颗粒为一个有机整体，不同石墨复合材料颗粒之间的比重接近，本身不易于沉降，由此赋予硬质合金烧结防粘涂料良好的稳定性。此外，由于脂肪酸和/或脂肪胺的使用从根本上赋予了硬质合金烧结防粘涂料良好的稳定性，因此，降低了增稠剂的使用量，也因此避免了由于增稠剂的大量使用对硬质合金件的机械强度和形变以及良品率带来的不利影响。

9、根据本发明的一种优选实施方式，增稠剂为硅酸盐矿物且其中一维结构硅酸盐的含量为50wt％以上，此时，不仅能够更有效地提高涂料长时间的静置稳定性，而且还能够提升涂层的隔绝性能。推测其原因，可能是由于：脂肪酸和脂肪胺这两种特定的有机耦合剂能够将无机颗粒耦合于石墨的周围而形成三维的石墨-无机颗粒复合颗粒，而一维结构硅酸盐的丝状结构不仅可以赋予其增稠性能，而且还能够辅助三维石墨-无机颗粒复合颗粒在溶液中分散，使得涂料不易沉降分离，稳定性更高，同时此类硅酸盐在高温烧结过程中也会原位生成亚微米的碳化硅晶须以及氧化铝和二氧化硅颗粒，其中，碳化硅晶须能够起到支撑和膜粘结剂的作用，可以缓解合金与涂层中碳的直接反应，同时碳化硅、氧化铝、二氧化硅均为无机隔绝材料，金属氧化物颗粒的原位生成可以提升涂层和石墨承烧板的附着强度，提升涂层的隔绝性能。

技术特征：

1.一种硬质合金烧结防粘涂料，其特征在于，所述硬质合金烧结防粘涂料中含有石墨复合材料、炭黑、增稠剂、分散介质和溶剂，所述石墨复合材料包括石墨以及经由有机耦合剂耦合于石墨表面的无机颗粒，所述有机耦合剂为脂肪酸和/或脂肪胺。

2.根据权利要求1所述的硬质合金烧结防粘涂料，其特征在于，以所述硬质合金烧结防粘涂料的总重量为基准，所述石墨复合材料的含量为5～30％，所述炭黑的含量为2～20％，所述增稠剂的含量为1～12％，所述分散介质的含量为0.5～10％，所述溶剂的含量为50～85％。

3.根据权利要求1所述的硬质合金烧结防粘涂料，其特征在于，所述石墨复合材料中石墨与无机颗粒的质量比为100:(50～150)；所述石墨复合材料中有机耦合剂的含量为无机颗粒质量的0.1％～10％。

4.根据权利要求1所述的硬质合金烧结防粘涂料，其特征在于，所述脂肪酸选自油酸、亚油酸、亚麻酸、丁酸、己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、豆蔻酸、软脂酸、硬脂酸和花生酸中的至少一种；所述脂肪胺选自辛胺、壬胺、癸胺、1,10-癸二胺、十二胺、十四胺、十六胺和十八胺中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的硬质合金烧结防粘涂料，其特征在于，所述石墨选自天然石墨、鳞片石墨和膨胀石墨中的至少一种；

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的硬质合金烧结防粘涂料，其特征在于，所述增稠剂为硅酸盐矿物，所述硅酸盐矿物中含有50wt％以上的一维结构硅酸盐；

7.权利要求1～6中任意一项所述硬质合金烧结防粘涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的硬质合金烧结防粘涂料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述球磨的条件包括温度为20～40℃，时间为1～10h；步骤s2中，所述混合的条件包括温度为0～50℃，时间为0.5～48h。

9.一种承烧装置，其特征在于，所述承烧装置的表面具有由权利要求1～6中任意一项所述的硬质合金烧结防粘涂料形成的防粘涂层。

10.权利要求9所述的承烧装置在硬质合金烧结中的应用。

技术总结本发明属于涂料领域，涉及一种硬质合金烧结防粘涂料及其制备方法和应用。所述硬质合金烧结防粘涂料中含有石墨复合材料、炭黑、增稠剂、分散介质和溶剂，所述石墨复合材料包括石墨以及经由有机耦合剂耦合于石墨表面的无机颗粒，所述有机耦合剂为脂肪酸和/或脂肪胺。本发明提供的硬质合金烧结防粘涂料具有良好的稳定性，同时能够降低增稠剂的使用量，避免由于增稠剂大量使用对硬质合金件的机械强度和形变以及良品率带来不良影响。技术研发人员：刘超,蔡晓康,邱华晔,赵妹,张凯,林亮亮,申仲荣,魏建清,范超颖受保护的技术使用者：厦门钨业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20