铬金属粉末及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有至少90重量％的铬含量的金属粉末，其特征为，根据EN ISO 14577‑1的奈米硬度≤4GPa，和/或特征为，在550MPa的压缩压强下根据ASTM B312‑09测量的生坯强度为至少7MPa。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有至少90重量％的铬含量的金属粉末及其生产方法。
技术介绍
由铬氧化物大规模工业生产铬金属粉末当前仅通过铝热(粉末形态，参见附图1)及电解(粉末形态，参见附图2)方法进行。然而，由此生产的粉末具有不良压缩及烧结性能。另外，由于Cr(VI)化合物的使用，电解方法对环境有害。愈来愈严格的环境法规使得此过程在经济上及环境上不再正当。除已提到的方法以外，还描述使用氢和/或碳还原铬氧化物(参见例如：「MetallurgyoftheRarerMetals-Chromium」；ArthurHenrySully；ButterworthsScientificPublications(1954)、GB512,502、JP54013408A、JP07216474A、JP3934686B2及JP06081052A)。然而，到目前为止不可能使用已知方法来生产铬金属粉末，铬金属粉末适合于要求高的粉末冶金过程(例如生产薄壁部件或具有较复杂形状的部件)，特别是由于已知的粉末的生坯强度过低并且其硬度过高。
技术实现思路
因此，本专利技术具有以下目的：提供具有至少90重量％的铬含量的金属粉末，其可通过粉末冶金，特别是通过压缩及烧结良好加工。特别地，提供一种金属粉末，使用该金属粉末通过粉末冶金可以以简单方式生产形状复杂和/或薄壁的部件。此外，可以生产具有高金属纯度的金属粉末，特别是生产具有与电解获得的金属粉末相比较相当的或更好的的金属纯度的金属粉末。此外，本专利技术的目的在于提供一种适用于大规模工业、有成本效益且环保地生产该金属粉末的方法。该目的通过具有至少90重量％的铬含量的金属粉末实现，该金属粉末的特征为根据ENISO14577-1(2002版-根据Oliver及Pharr的玻氏(Berkovich)穿透体及分析方法)测量的奈米硬度HIT0.005/5/1/5≤4GPa。在此硬度值与优选不经受例如退火的进一步后续处理的金属粉末相关。奈米硬度HIT0.005/5/1/5优选为≤3.7GPa，特别优选为≤3.4GPa。在要求非常高的情况下，例如壁非常薄的组件，已证实≤3.1GPa的奈米硬度HIT0.005/5/1/5。在非常纯的铬粉末情况下，可实现大致1.4GPa的奈米硬度HIT0.005/5/1/5。在此情况下，在纯的铬相中测定奈米硬度。若不存在纯铬的相，则在最富含铬的相(具有最高铬含量的相)中测定奈米硬度。因此，根据本专利技术的金属粉末具有与根据现有技术的金属粉末的奈米硬度相比显著较低的奈米硬度。由于根据本专利技术的粉末可在无下游研磨过程的情况下生产，特定奈米硬度也可在根据BET的表面积优选≥0.05m2/g的非常细粒粉末情况下实现。在本申请的范围内，关于根据BET的表面积的规格与根据标准(ISO9277:1995，测量值范围：0.01-300m2/g；装置：GeminiII2370，加热温度：130℃，加热时间：2小时；吸附剂：氮气，通过五点测定法进行容量分析)的BET测量值相关。此外，该目标通过具有至少90重量％的铬含量的金属粉末实现，该金属粉末的特征为在550MPa的压缩压强下根据ASTMB312-09测量的生坯强度为至少7MPa，优选至少10MPa，特别优选至少15MPa，特别特别优选至少20MPa。在具有相对较高BET表面积的非常纯的粗粒铬粉末状况下，在550MPa的压缩压强下，可实现具有高达大致50MPa的生坯强度的金属粉末。ASTMB312-09对蜡是否用作压缩添加剂不确定。根据本专利技术，蜡用作压缩添加剂并且确切是0.6重量％的酰胺蜡，亦即MicropowderPM(供货商为Clariant，产品编号为107075，CAS第00110-30-5号)。此外，生坯强度优选具有以下值：在450MPa的压缩压强下为至少8MPa，优选至少13MPa；在300MPa的压缩压强下为至少6MPa，优选至少11MPa；在250MPa的压缩压强下为至少4MPa，优选至少6MPa；且在150MPa的压缩压强下为至少2MPa，优选至少2.5MPa。可实现在450MPa、300MPa及250MPa的压缩压强下的18.5MPa、13.0MPa及7.5MPa及更大的生坯强度。根据本专利技术的金属粉末可以以简单方式通过粉末冶金，例如通过压缩及烧结来加工。特别地，根据本专利技术的金属粉末允许具有薄壁区域、复杂形状或相对不利的压缩比的部件的简单且有成本效益的粉末冶金生产。若铬含量为至少90重量％且因此其他材料含量不超过10重量％，则可实现关于奈米硬度及生坯强度的性质。在此，其他材料适宜与铬相分开提供。此外，其他材料可优选通过扩散结合以金属或非金属的形式附着。该粉末称为复合粉末。其他材料的比例(有利地<5重量％)也可溶解于铬中且形成铬混合晶体。这种粉末称为合金粉末。金属粉末因此包含纯铬相和/或铬混合晶体相。例如，La2O3(至多5重量％)或铜(至多10重量％)可作为合金组份，其中在La2O3、La(OH)3存在的情况下和在铜存在的情况下，CuO与Cr2O3混合并且进行还原。然而，当然也可以是其他金属或非金属。金属粉末优选在550MPa的压缩压强下具有至少7MPa、优选至少10MPa、特别优选至少15MPa、特别特别优选至少20MPa的生坯强度，以及≤4GPa、优选≤3.7GPa、特别优选≤3.4GPa、特别特别优选≤3.1GPa的奈米硬度HIT0.005/5/1/5。此外，根据本专利技术的金属粉末优选具有海绵状粒子形状/形态(粒子形状/形态的分类参见PowderMetallurgyScience；RandallM.German；MPIF；Princeton,1994,第二版,第63页)。这对于生坯强度具有有利影响。海绵状粒子形状/形态与低硬度的结合允许相对较高的压缩密度，但最重要的是在给定密度下允许非常高生坯强度。在一个优选具体实例变体中，规定金属粉末在无表面增大操作情况下根据BET的表面积≥0.05m2/g的。根据BET的表面积优选为≥0.07m2/g。可实现0.25m2/g及0.25m2/g以上根据BET的表面积。在无表面增大操作情况下，在此上下文中也可称为“原样生产”并且对于技术人员而言指金属粉末直接由方法获得，并且特别是不再经受研磨操作。该研磨操作可根据金属粉末的形态辨识，因为在研磨操作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有至少90重量％的铬含量的金属粉末，其特征在于，根据EN ISO 14577‑1的奈米硬度HIT 0.005/5/1/5≤4GPa。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.02 AT GM283/20131.一种具有至少90重量％的铬含量的金属粉末，其特征在于，
根据ENISO14577-1的奈米硬度HIT0.005/5/1/5≤4GPa。
2.一种具有至少90重量％的铬含量的金属粉末，其特征在于，
根据ASTMB312-09测量的在550MPa的压缩压强下的的生坯强度为
至少7MPa。
3.根据权利要求1所述的金属粉末，其特征在于，根据ASTM
B312-09测量的在550MPa的压缩压强下的生坯强度为至少7MPa。
4.根据权利要求2所述的金属粉末，其特征在于，根据ENISO
14577-1的奈米硬度HIT0.005/5/1/5≤4GPa。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的金属粉末，其特征在于，
根据ASTMB312-09测量的在550MPa的压缩压强下的生坯强度为至
少15MPa。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的金属粉末，其特征在于，
所述金属粉末为具有≥99.0重量％的金属纯度的铬粉末。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的金属粉末，其特征在于，
所述金属粉末以合金粉末或复合粉末的形式存在。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的金属粉末，其特征在于，
所述金属粉末是粒化的。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的金属粉末，其特征在于，
优选在无表面增大过程的情况下根据BET的表面积为≥0.05m2/g。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的金属粉末，其特征在于，
在550MPa的压缩压强下的压缩密度为≥80％理论密度。
11.一种生产根据权利要求1到10中任一项所述的金属粉末的
方法，通过在氢气及烃的至少暂时作用下，还原可选具有混合固体碳
源的由氧化铬及氢氧化铬组成的组中的至少一种化合物。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将可选具有混
合固体碳源的由氧化铬及氢氧化铬组成的组中的所述化合物加热至...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·奥沙利文，洛伦茨·西格尔，
申请(专利权)人：攀时奥地利公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT