超細硬質合金棒料擠壓成形劑各組元的設計

1、增塑組元的設計

增塑組元在硬質合金棒成形劑中所占比例最大，其主要作用是為粉末提供流動性。為此要求增塑組元具備的物理性能有:常溫下為固態，擠壓溫度下為近液態，且鑽度低，容納粉末能力強但不與之反應。符合這種要求的物質很多，如石蠟、聚乙二醇、三輕甲基丙烷、丁四醇、戊二醇、環已二醇等。根據增塑組元的不同，硬質合金棒擠壓成形劑可分為石蠟基、油基、聚合物基等。研究表明:油基流動性好，鑽度低，擠壓範圍寬，但易產生固液相分離，且擠壓棒坯強度低;而聚合物基擠壓棒坯強度高，維形性好，但裝載量低，脫脂慢;蠟基介於二者之間。

考慮到分子量低，鑽度低，流動性好，成本低，脫除工藝簡單，無污染，與粉末潤濕性好等綜合因素，選擇石蠟作為增塑組元。

在研究中發現，石蠟作為增塑組元占整個成形劑體系的絕大部分，如脫除時集中在一個較狹小的溫度範圍，容易引起棒坯的鼓泡、開裂等缺陷。經過試驗，最終確定了增塑組元由固體石蠟(SPW)和液體石蠟(LPW)共同組成，這樣由於熔點的不同，可將其在一個較寬的溫度區間內先後緩慢均勻的脫除。

2、粘結組元的設計

粘結組元由高聚物構成。由於硬質合金棒擠壓成形劑的製備，是通過粘結組元與增塑組元採用加熱熔融或溶劑溶解的方法完成，因此兩組元間的互混性很重要，一般應達到各組元間的分子級混勻。

在研究過程中發現低密度聚乙烯(LD-PE)作為粘結組元，其維形作用不佳，且容易和石蠟產生相分離;而聚苯乙烯(PS)則需要用苯乙烯溶解才能達到分子級混勻，成本較高，安全性低。因此，最終確定的粘結組元為高密度聚乙烯(HD-PE)和乙烯一醋酸乙烯醋共聚物(EVA)共混。此粘結組元在常溫下具有較高的彈性模量和較低的熱膨脹係數，性質穩定，不溶於一般的常見溶劑，且與作為增塑組元的石蠟容易共混，通過熔融法，兩者可達到分子級的混勻。

3、活化組元的設計

在喂料製備過程中，活化組元可以增強硬質合金棒擠壓成形劑與粉末顆粒表面的粘附能力，並使粉末表面獲得完全潤濕;同時還在喂料顆粒之間，以及顆粒與擠壓模模壁之間起到潤滑作用。

常用活化組元分兩種:極性高分子蠟或極性低分子有機物。由於前者的彌散性不如後者，因此選擇極性低分子有機物硬脂酸(SA)作為活化組元。SA含有親油和親水分子團，後者能吸附在粉末顆粒上，前者則可溶解於成形劑的其他組元中起承接作用，從而使氣相和液相間、液相和粉末間的表面張力都減小，進而使粉末在硬質合金棒擠壓成形劑中的擴散係數增大;此外,SA屬於負離子表面活性劑，可被粉末中帶正電荷的金屬氧化物所吸弓蔔潤濕性更好。

4、各組元配比

經過大量的流變性能及擠壓試驗，最終確定的成形劑三組元品質分數為:①增塑組元(SPW+LPW)：60%~80%；②粘結組元(HD-PE+EVA)：10%~30%;③活化組元(SA)：5%~10%。