超细硬质合金棒料挤压成形剂各组元的设计

1、增塑组元的设计

增塑组元在硬质合金棒成形剂中所占比例最大，其主要作用是为粉末提供流动性。为此要求增塑组元具备的物理性能有:常温下为固态，挤压温度下为近液态，且钻度低，容纳粉末能力强但不与之反应。符合这种要求的物质很多，如石蜡、聚乙二醇、三轻甲基丙烷、丁四醇、戊二醇、环已二醇等。根据增塑组元的不同，硬质合金棒挤压成形剂可分为石蜡基、油基、聚合物基等。研究表明:油基流动性好，钻度低，挤压范围宽，但易产生固液相分离，且挤压棒坯强度低;而聚合物基挤压棒坯强度高，维形性好，但装载量低，脱脂慢;蜡基介于二者之间。

考虑到分子量低，钻度低，流动性好，成本低，脱除工艺简单，无污染，与粉末润湿性好等综合因素，选择石蜡作为增塑组元。

在研究中发现，石蜡作为增塑组元占整个成形剂体系的绝大部分，如脱除时集中在一个较狭小的温度范围，容易引起棒坯的鼓泡、开裂等缺陷。经过试验，最终确定了增塑组元由固体石蜡(SPW)和液体石蜡(LPW)共同组成，这样由于熔点的不同，可将其在一个较宽的温度区间内先后缓慢均匀的脱除。

2、粘结组元的设计

粘结组元由高聚物构成。由于硬质合金棒挤压成形剂的制备，是通过粘结组元与增塑组元采用加热熔融或溶剂溶解的方法完成，因此两组元间的互混性很重要，一般应达到各组元间的分子级混匀。

在研究过程中发现低密度聚乙烯(LD-PE)作为粘结组元，其维形作用不佳，且容易和石蜡产生相分离;而聚苯乙烯(PS)则需要用苯乙烯溶解才能达到分子级混匀，成本较高，安全性低。因此，最终确定的粘结组元为高密度聚乙烯(HD-PE)和乙烯一醋酸乙烯醋共聚物(EVA)共混。此粘结组元在常温下具有较高的弹性模量和较低的热膨胀系数，性质稳定，不溶于一般的常见溶剂，且与作为增塑组元的石蜡容易共混，通过熔融法，两者可达到分子级的混匀。

3、活化组元的设计

在喂料制备过程中，活化组元可以增强硬质合金棒挤压成形剂与粉末颗粒表面的粘附能力，并使粉末表面获得完全润湿;同时还在喂料颗粒之间，以及颗粒与挤压模模壁之间起到润滑作用。

常用活化组元分两种:极性高分子蜡或极性低分子有机物。由于前者的弥散性不如后者，因此选择极性低分子有机物硬脂酸(SA)作为活化组元。SA含有亲油和亲水分子团，后者能吸附在粉末颗粒上，前者则可溶解于成形剂的其他组元中起承接作用，从而使气相和液相间、液相和粉末间的表面张力都减小，进而使粉末在硬质合金棒挤压成形剂中的扩散系数增大;此外,SA属于负离子表面活性剂，可被粉末中带正电荷的金属氧化物所吸弓卜润湿性更好。

4、各组元配比

经过大量的流变性能及挤压试验，最终确定的成形剂三组元质量分数为:①增塑组元(SPW+LPW)：60%~80%；②粘结组元(HD-PE+EVA)：10%~30%;③活化组元(SA)：5%~10%。