本发明涉及防滑钉芯
技术领域：
，更具体的，涉及一种制备防滑钉芯用组合物及其用于制备防滑钉芯的方法。
背景技术：
：在冰雪天气行车，由于路面附着系数非常低，轮胎容易打滑，大大增加了行车的危险性。为了防止车辆在冰雪天气行车时打滑，一般通过两种方式来加以控制，一种是通过对车辆的控制系统进行驱动系统的控制，但是这种控制系统通用性比较差，需要针对不同的车型重新开发，在复杂的冬季路面状况，很难保证系统的自适应性和可靠性；另一种防滑方法就是采用机械式防滑措施来防止轮胎打滑，以往是在轮胎上安装防滑链来防止轮胎打滑，由于安装防滑链很不方便，且安装上防滑链以后对车辆的行车有一些影响，因此许多人都不愿意安装。在近年由国外开发了一种专门的防滑轮胎，替代了以往的防滑链，深受用户的喜爱。现有的防滑轮胎是在轮胎上均匀配置固定的，与轮輞相对应的一套由防滑钉等组成的防滑系统，并能按路况所需使用防滑系统(如中国专利号为00120326.6，名称为“防滑钉胎、其制造方法及轮胎防滑钉和其制造模具”的专利文献所公开的)。现在市面上最常见的防滑轮胎就是普利司通的blizzak冰雪地专用轮胎，而且这种轮胎如同上面说的带有防滑钉，保证了冰雪路面的抓地性能，这种嵌入汽车轮胎内的防滑钉一般都是采用硬质合金制作的防滑钉芯装入防滑钉座内，再将防滑钉底座安装在汽车轮胎表面内起到防滑作用。为了保证防滑轮胎的耐磨性，防滑轮胎上所用的防滑钉芯一般用硬质合金材料制作(如中国专利申请号为200410007143，名称为“汽车轮胎防滑钉及制造方法”的专利文献所公开的)，为了提高防滑性能，也有不少人在防滑钉结构上进行改进，但是鲜有人对防滑钉芯的材质进行研究，通常用的硬质合金虽然具有高硬度、耐低温等特点，但是其密度大(通常都在12.0g/cm3)，显得过于笨重，且硬质合金价格昂贵。技术实现要素：本发明的目的在于解决现有技术问题，提供一种制备防滑钉芯用组合物，应用本防滑钉芯用组合物所得的防滑钉芯所得防滑钉芯强度高、耐磨损且质量轻。本发明的另一个目的在于提供一种制备防滑钉芯的方法，应用优化的制备防滑钉芯用组合物，提供一种简单高效的防滑钉芯生产工艺，且利于于产业化推广应用、经济节能。本发明目的通过以下技术方案实现：提供一种述制备防滑钉芯用组合物，其特征在于，所述组合物由以下重量百分比的组分组成：所述钴和镍的粒度为1.0～2.0μm，碳化钨的粒度为2.0～6.0μm，碳氮化钛的粒度为2.0～6.0μm，碳化钼的粒度为1.0～2.0μm。在上述制备防滑钉芯用组合物中，钴和镍是做为粘结剂，起到增加材料韧性的作用；碳化钨可以增加材料的硬度；碳氮化钛和碳化钼具有较高熔点和硬度、良好热稳定性和机械稳定性和极好抗腐蚀性等特点。本申请人通过大量实验确定了这些组分的组合以及各组分的上述百分比范围，以及各组分的粒度，在上述组合物以及百分比范围使应用本发明的制备防滑钉芯用组合物制备得到的防滑钉芯具有强度高、质量轻和耐磨损的优良性能，同时其制备工艺简单、环保。优选地，所述组合物由以下重量百分比的组分组成：所述钴和镍的粒度为1.0～2.0μm，碳化钨的粒度为3.0～5.0μm，碳氮化钛的粒度为3.0～5.0μm，碳化钼的粒度为1.0～2.0μm。更优选地，所述组合物由以下重量百分比的组分组成：所述钴和镍的粒度为1.0～2.0μm，碳化钨的粒度为3.0～5.0μm，碳氮化钛的粒度为3.0～5.0μm，碳化钼的粒度为1.0～2.0μm。更进一步优选地，所述组合物由以下重量百分比的组分组成：所述钴和镍的粒度为1.0～2.0μm，碳化钨的粒度为3.0～5.0μm，碳氮化钛的粒度为3.0～5.0μm，碳化钼的粒度为1.0～2.0μm。再进一步优选地，所述组合物由以下重量百分比的组分组成：所述钴和镍的粒度为1.0～2.0μm，碳化钨的粒度为3.0～5.0μm，碳氮化钛的粒度为3.0～5.0μm，碳化钼的粒度为1.0～2.0μm。最优选地，所述组合物由以下重量百分比的组分组成：所述钴和镍的粒度为1.0～2.0μm，碳化钨的粒度为3.0～5.0μm，碳氮化钛的粒度为3.0～5.0μm，碳化钼的粒度为1.0～2.0μm。通常，碳化钨用于高强度材料制备时其使用占比控制在20％以内，这是由于随着用量的增加所得材料的强度不再增加，反而下降，而本发明人发现，本技术方案中碳化钨的用量百分比在25％以上时，所得防滑钉芯的强度会随着用量的增加而升高；另外，各组分的粒度对最终得到的防滑钉芯的性能相关，粒度太粗，生产出来的防滑钉芯硬度低，耐磨性不好，使用时防滑钉芯磨损过快，防滑功能得不到有效使用；粒度太细，生产出来的防滑钉芯硬度过高，强度不够，使用时防滑钉芯易碎，起不到防滑作用。应用上述任意一种制备防滑钉芯用组合物制备防滑钉芯的方法，包括以下步骤：步骤s1.取防滑钉芯用组合物，加入研磨介质，进行研磨，卸料前两小时加入成型剂，到点卸料，然后过滤，取滤过后的混合料浆放入真空干燥箱进行干燥，所得混合料；步骤s2.取适量s1所得混合料置于制粒机中，进行制粒，将混合粒子装填入模具内，压制成防滑钉芯毛坯；步骤s3.烧结成型：将s2所得防滑钉芯毛坯装入石墨舟皿，放入真空炉中进行烧结，得所述防滑钉芯。优选地，步骤s1所述研磨介质为无水乙醇，所述无水乙醇的加入量与制备防滑钉芯用组合物的量的体积质量比为400～600：1ml/kg；步骤s1所述研磨时间为36h～48h；所述研磨使用的研具为球磨机，所述球磨机的转速为34～40r/min，所述研磨球为外径5～10.5mm，高度为14～18mm的yg8硬质合金球，所述研磨球与加入的制备防滑钉芯用组合物的重量比为6～12∶1；步骤s1所述成型剂的加入量与混合料的质量比为35～50：1g/kg。优选地，步骤s2所述压制防滑钉芯毛坯的压力为300～2500mpa。优选地，步骤s3所述烧结依次包括脱除成型剂、预烧和真空烧结三个阶段；所述脱除成型剂阶段为将防滑钉芯毛坯在真空度为15～100pa，温度为150℃～450℃的条件下，保温3.0～6.0h；所述预烧阶段为将防滑钉芯毛坯在真空度为15～100pa，温度为450℃～800℃的条件下，保温0.5～1.0h；所述真空烧结阶段为将防滑钉芯毛坯在真空度为0.1～5.0pa，温度为800℃～1480℃的条件下，保温1.0～1.5h。与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明所述制备防滑钉芯用组合物，配方简单易得，突破了常规技术中碳化钨用量不超过20％限制，经过本发明人对组分精确确定，得到的组合物用于制备防滑钉芯，所得到的防滑钉芯韧性好、耐磨损且质量轻。本发明方法制备得到的防滑钉芯的强度得到了显著的提高，同时所得防滑钉芯的密度大大降低，使得其重量与普通硬质合金材料相比大大降低，使用更加方便节能，且本发明方法操作简单稳定、低能耗经济环保且所用原料廉价易得，适合工业化生产。具体实施方式下面结合具体实施例进一步详细说明本发明，但具体实施例并不对本发明有任何形式的限定。除非特别说明，本发明实施例使用的各种原料均可以通过常规市购得到，或根据本领域的常规方法制备得到，所用设备为实验常用设备。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。实施例1按表1中指定的各组分，准备制备防滑钉芯用组合物，其中，钴和镍的粒度为1.0～2.0μm，碳化钨的粒度为2.0～6.0μm，碳氮化钛的粒度为2.0～6.0μm，碳化钼的粒度为1.0～2.0μm。利用粉末冶金的方法制备得到防滑钉芯，具体步骤如下：s1.取上述实制备防滑钉芯用组合物，然后将与其体积质量比为500：1ml/kg的研磨介质浓度为95％的乙醇加入球磨机，使用外径10mm，高度为16mm的yg8硬质合金球，将球磨机的转速设置为38r/min，调整研磨球与加入的制备防滑钉芯用组合物的重量比为10∶1进行球磨40h，卸料前两小时加入与混合料的质量比为40：1g/kg的peg成型剂，到点卸料，所得料浆用400目筛进行过滤，取滤过后的混合料浆放入真空干燥箱进行干燥，在温度为100℃，真空度为100pa的条件下进行干燥，所的混合料备用；s2.将s1所得混合料置于制粒机中，然后进行制粒，所得混合粒子装填入模具内，松装密度为2.5g/cm3，然后在压力为1500mpa的压力下，压制成防滑钉芯毛坯；s3.将s2所得防滑钉芯毛坯装入石墨舟皿，放入真空炉中进行烧结，烧结依次包括脱除成型剂、预烧和真空烧结三个阶段；所述脱除成型剂阶段为将金属陶瓷防滑钉芯毛坯在真空度为100pa，温度为350℃的条件下，保温5.0h；所述预烧阶段为将金属陶瓷防滑钉芯毛坯在真空度为100pa，温度为800℃的条件下，保温0.5h；所述真空烧结阶段为将金属陶瓷防滑钉芯毛坯在真空度为5.0pa，温度为1450℃的条件下，保温1.0h得防滑钉芯。然后，对防滑钉芯进行抗折强度、硬度、耐磨系数以及密度进行测定，测试结果如表1所示。实施例2～6实施例2～6与实施例1不同的是按表1中指定的各组分配比准备制备防滑钉芯用组合物，其余条件相同，测试结果如表1所示。实施例7与实施例1不同的是，按表1中指定的各组分准备制备防滑钉芯用组合物，但是，钴和镍的粒度为1.0～2.0μm，碳化钨的粒度为3.0～5.0μm，碳氮化钛的粒度为2.0～6.0μm，碳化钼的粒度为1.0～2.0μm，测试结果如表1所示。实施例8与实施例1不同的是，按表1中指定的各组分准备制备防滑钉芯用组合物，但是，钴和镍的粒度为1.0～2.0μm，碳化钨的粒度为2.0～6.0μm，碳氮化钛的粒度为3.0～5.0μm，碳化钼的粒度为1.0～2.0μm，测试结果如表1所示。实施例9与实施例1不同的是，按表1中指定的各组分准备制备防滑钉芯用组合物，但是，钴和镍的粒度为1.0～2.0μm，碳化钨的粒度为3.0～5.0μm，碳氮化钛的粒度为3.0～5.0μm，碳化钼的粒度为1.0～2.0μm，测试结果如表1所示。对比例1～3对比例1～3与实施例1不同的是，按表1中指定的各组分准备制备防滑钉芯用组合物，其余条件相同，测试结果如表1所示。表1实施例10应用实施例9中制备防滑钉芯用组合物，利用粉末冶金的方法制备得到防滑钉芯，具体步骤如下：s1.取上述实制备防滑钉芯用组合物，然后将与其体积质量比为400：1ml/kg的研磨介质95％乙醇加入球磨机，使用外径6mm，高度为14mm的yg8硬质合金球，将球磨机的转速设置为40r/min，调整研磨球与加入的制备防滑钉芯用组合物的重量比为6∶1进行球磨36h，卸料前两小时加入与混合料的质量比为50：1g/kg的peg成型剂，到点卸料，所得料浆用400目筛进行过滤，取滤过后的混合料浆放入真空干燥箱进行干燥，在温度为105℃，真空度为50pa的条件下进行干燥，所的混合料备用；s2.将s1所得混合料置于制粒机中，进行制粒，所得混合粒子装填入模具内，松装密度为2.0g/cm3，然后在压力为1000mpa的压力下，压制成防滑钉芯毛坯；s3.将s2所得防滑钉芯毛坯装入石墨舟皿，放入真空炉中进行烧结，烧结依次包括脱除成型剂、预烧和真空烧结三个阶段；所述脱除成型剂阶段为将金属陶瓷防滑钉芯毛坯在真空度为60pa，温度为150℃的条件下，保温6.0h；所述预烧阶段为将金属陶瓷防滑钉芯毛坯在真空度为100pa，温度为1050℃的条件下，保温1.0h；所述真空烧结阶段为将金属陶瓷防滑钉芯毛坯在真空度为0.1pa，温度为1420℃的条件下，保温1.0h得防滑钉芯。然后，对防滑钉芯进行抗折强度、硬度、耐磨系数以及密度进行测定，测试结果如表2所示。实施例11应用实施例9中制备防滑钉芯用组合物，利用粉末冶金的方法制备得到防滑钉芯，具体步骤如下：s1.取上述实制备防滑钉芯用组合物，然后将与其体积质量比为600：1ml/kg的研磨介质95％乙醇加入球磨机，使用外径10mm，高度为18mm的yg8硬质合金球，将球磨机的转速设置为40r/min，调整研磨球与加入的制备防滑钉芯用组合物的重量比为5∶1进行球磨48h，卸料前两小时加入与混合料的质量比为45：1g/kg的peg成型剂，到点卸料，所得料浆用400目筛进行过滤，取滤过后的混合料浆放入真空干燥箱进行干燥，在温度为105℃，真空度为100pa的条件下进行干燥，所的混合料备用；s2.将s1所得混合料置于制粒机中，进行制粒，所得混合粒子装填入模具内，松装密度为3.8g/cm3，然后在压力为2500mpa的压力下，压制成防滑钉芯毛坯；s3.将s2所得防滑钉芯毛坯装入石墨舟皿，放入真空炉中进行烧结，烧结依次包括脱除成型剂、预烧和真空烧结三个阶段；所述脱除成型剂阶段为将金属陶瓷防滑钉芯毛坯在真空度为15pa，温度为400℃的条件下，保温3.5h；所述预烧阶段为将金属陶瓷防滑钉芯毛坯在真空度为50pa，温度为1150℃的条件下，保温0.5h；所述真空烧结阶段为将金属陶瓷防滑钉芯毛坯在真空度为2.0pa，温度为1480℃的条件下，保温1.0h得防滑钉芯；然后，对防滑钉芯进行抗折强度、硬度、耐磨系数以及密度进行测定，测试结果如表2所示。实施例12应用实施例9中制备防滑钉芯用组合物，利用粉末冶金的方法制备得到防滑钉芯，具体步骤如下：s1.取上述实制备防滑钉芯用组合物，然后将与其体积质量比为500：1ml/kg的研磨介质95％乙醇加入球磨机，使用外径5mm，高度为16mm的yg8硬质合金球，将球磨机的转速设置为34r/min，调整研磨球与加入的制备防滑钉芯用组合物的重量比为12∶1进行球磨45h，卸料前两小时加入与混合料的质量比为35：1g/kg的石蜡成型剂，到点卸料，所得料浆用400目筛进行过滤，取滤过后的混合料浆放入真空干燥箱进行干燥，在温度为100℃，真空度为100pa的条件下进行干燥，所的混合料备用；s2.将s1所得混合料置于制粒机中，进行制粒，所得混合粒子装填入模具内，松装密度为3.0g/cm3，然后在压力为2500mpa的压力下，压制成防滑钉芯毛坯；s3.将s2所得防滑钉芯毛坯装入石墨舟皿，放入真空炉中进行烧结，烧结依次包括脱除成型剂、预烧和真空烧结三个阶段；所述脱除成型剂阶段为将金属陶瓷防滑钉芯毛坯在真空度为100pa，温度为450℃的条件下，保温6.0h；所述预烧阶段为将金属陶瓷防滑钉芯毛坯在真空度为100pa，温度为1250℃的条件下，保温1.0h；所述真空烧结阶段为将金属陶瓷防滑钉芯毛坯在真空度为3.0pa，温度为1480℃的条件下，保温1.5h得防滑钉芯；然后，对防滑钉芯进行抗折强度、硬度、耐磨系数以及密度进行测定，测试结果如表2所示。表2烧结工艺对防滑钉芯性能的影响抗弯强度维氏硬度耐磨系数密度实施例1017001550676.8实施例1116801500657.0实施例1216901520706.9当前第1页12