低熔点金属或合金粉末雾化生产工艺制造技术

提供了低熔点金属或合金粉末雾化生产工艺，该工艺包括通过进料管提供低熔点金属或合金的熔体；相对于进料管的中心轴，以分流角度将所述熔体分流，以获得分流的熔体进入雾化室的雾化区域；提供至少一个速度大于300m/s的雾化气流，且该至少一个雾化气流的体积与单位体积的待雾化的低熔点金属或合金为某一比率。该工艺可在雾化室中有水的情况下进行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低熔点金属或合金粉末雾化生产工艺相关申请的交叉引用本申请要求享有2016年8月24日递交的未决的美国临时申请62/378,734的优先权。该文件通过引用全部并入本申请。
本申请的领域涉及应用于电子工业、金属注射成型、热喷涂、热喷涂焊接和3D打印中的细小金属粉末的生产。
技术介绍
在过去的几十年中，电子器件和元件的尺寸显著减小。这直接影响到内部元件的尺寸和这种器件的金属化。焊膏被广泛用于电子器件内不同元件或层之间的点接触。这些膏由金属粉末和助熔剂组成，以确保适当的熔化以及与其他元件的粘合。焊膏中的金属成分通常为“低熔点合金”或“低熔点金属”的形式，这种金属粉末的粒度分布取决于点接触的大小。较小的电子器件和元件需要较小的触点，因此可见对具有较小粒度分布的金属粉末的焊膏的需求不断增长。要求粒度分布大部分小于20微米甚至小于10微米并不罕见。细小金属粉末有多种其他应用，例如金属注射成型、热喷涂、热喷涂焊接、3D打印和更多的应用。常规技术(雾化、离心分解、水雾化….)可以产生细小粉末，但是难以从低熔点合金获得粒度标准偏差和颗粒的球形形状。这通常导致这些技术生产的规定粒级的粉末回收率低。
技术实现思路
本专利技术描述了一种具有低熔点的金属粉末的新生产工艺。该工艺生产细小的球形粉末，其粒径具有小的标准偏差。在第一方面，提供了低熔点金属或合金粉末雾化生产工艺。在至少一个实施方式中，该工艺可包括：通过进料管提供所述低熔点金属或合金的熔体；相对于进料管的中心轴，以分流角度将所述熔体分流，以获得分流的熔体；将分流的熔体引导至雾化区域；向雾化区域提供至少一个雾化气流。可以在用于所述雾化工艺的雾化室内存在水的情况下实施该雾化工艺。在第二方面，提供了低熔点金属或合金粉末雾化生产工艺。该工艺可包括：通过进料管提供所述低熔点金属或合金的熔体；将所述熔体通过分流器输送到雾化区域；向雾化区域提供至少一个雾化气流；以及将水输送到用于所述雾化工艺的雾化室。在这个工艺中，在输送到雾化区域之前，熔体可以在分流器中相对于进料管的中心轴以分流角度分流。在第三方面，提供了低熔点金属或合金粉末雾化生产工艺。该工艺可包括：通过进料管提供所述低熔点金属或合金的熔体；将熔体引导至雾化区域；以及向雾化区域提供至少一个雾化气流，该雾化气流的平均气体速度为至少300m/s，其中雾化区域中雾化气体与低熔点金属的比率为约5000至约30000cm3气体每cm3待雾化金属，从而提供平均粒径小于20微米且几何标准偏差小于约2.0的粉末分布。在第四方面，提供了低熔点金属或合金粉末雾化生产工艺。该工艺可包括：通过进料管提供所述低熔点金属或合金的熔体；将所述熔体相对进料管的中心轴以分流角度随意地进行分流，以获得随意地分流的熔体；将随意地分流的熔体引导至雾化区域；向雾化区域提供至少一个雾化气流，该雾化气流的速度为至少300m/s，其中雾化区域中雾化气体与低熔点金属的比率为约5000至约30000cm3气体每cm3待雾化金属，由此提供几何标准偏差小于约2.0的粉末粒度分布。附图说明为了更好地理解本文描述的各种实施方式，并且为了更清楚地示出这些不同实施方式可以如何付诸实施，将参照显示至少一个示范性实施方式的附图，以实施例进行描述，其中：图1示出了根据至少一个实施方式的雾化工艺中包含的步骤的框图；图2示出了根据至少一个实施方式的雾化喷嘴的示意性侧视图，该雾化喷嘴具有带分流通道的进料管，以在雾化区域中提供熔体；图3示出了根据至少一个实施方式的雾化室的透视图，示出了气体入口上的切向气体入口；图4A和4B示出了实施例1中获得的粉末的扫描电子显微镜(SEM)图像，其中图4A指的是5型粉末(15-25μm)，图4B指的是7型粉末(1-11μm)；图5A和5B示出了实施例3中获得的粉末的SEM图像，其中图6A指的是5型粉末(15-25μm)，图6B指的是6型粉末(5-15μm)；图6示出了实施例4中获得的粉末(7-25μm)的SEM图像；以及图7A和7B示出了实施例5中获得的粉末的SEM图像，其中图7A指的是+25μm的粉末，图7B指的是-25μm/+10μm的粉末。具体实施方式以非限制性的方式提供以下实施例。本文所使用的表述“低熔点金属”是指熔点温度为约50摄氏度至约500摄氏度的金属。本文所使用的表述“低熔点合金”是指液相线温度为约50摄氏度至约500摄氏度的合金。在细小金属粉末的生产中，存在能够影响产物质量的若干参数。可用于表征粉末的一些参数可包括平均粒度分布、粒度分布的标准偏差、在预定尺寸之上/之下的较粗颗粒和较细颗粒的比例、粉末的球形度、金属杂质含量和氧含量。在至少一个实施方式中，分流角度(90-β)可为约30至约70度。在至少一个实施方式中，分流角度可为约10至约90度。在至少一个实施方式中，雾化气体与熔体之间形成的角度可为约10至约90度。在至少一个实施方式中，雾化气体和熔体之间形成的角度可为约40至约90度。在至少一个实施方式中，该工艺可包括提供低熔点金属。在至少一个实施方式中，低熔点金属的熔点可能为约150摄氏度至约500摄氏度。在至少一个实施方式中，雾化区域中雾化气体与低熔点金属的比率可为约10,000至约20000cm3气体每cm3待雾化金属。在至少一个实施例中，雾化区域中的雾化气体与低熔点金属的比率可以为约5000至约30000cm3气体每cm3待雾化金属。在至少一个实施方式中，低熔点金属可为选自Zn、In、Sn、Pb、Se、Te和Bi的元素。在至少一个实施方式中，该工艺可包括提供低熔点合金。在至少一个实施方式中，低熔点合金可的液相线为约75摄氏度至约500摄氏度。在至少一个实施方式中，低熔点合金可的液相线为约100摄氏度至约300摄氏度。在至少一个实施方式中，雾化气体与低熔点合金的比率可为约10000至约20000cm3气体每cm3金属。在至少一个实施方式中，雾化气体与低熔点合金的比率可为约5000至约30000cm3气体每cm3金属。在至少一个实施方式中，低熔点合金可包括选自Cu、Sb、Zn、In、Mg、Sn、Pb、Ag、Se、Te、Ga和Bi的至少一种元素。在至少一个实施方式中，雾化气流可具有约300m/s至约700m/s的速度。在至少一个实施方式中，雾化气流可具有约450m/s至约600m/s的速度。在至少一个实施方式中，雾化气流可具有超音速。在至少一个实施方式中，雾化气体可以通过相对于雾化头定向在非垂直方向上的至少一个进气口输送到雾化头，该进气口在气体排出之前提供了雾化头内的旋涡运动。在至少一个实施方式中，至少两个气体注射器可相对于进料管的中心轴偏移，从而在雾化区域中围绕中心轴产生动态旋转效果。在至少一个实施方式中，该工艺可以提供几何标准偏差小于或约为1.8的粉末粒度分布。在至少一个实施方式中，该工艺可提供几何标准偏差为约1.5至约1.8的粉末粒度分布。在至少一个实施方式中，雾化室可包括约0至约20％的氧。在至少一个实施方式中，水可包括至少一种添加剂以降低水的氧化还原电位。在至少一个实施方式中，在雾化之前已降低水的氧化还原电位。在至少一个实施方式中，降低雾化室内使用的水的温度，以便减少雾化工艺中粉末的氧化。在至少一个实施方式中，该工艺可由此提供直径为约3微米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低熔点金属或合金粉末雾化生产工艺，包括：通过进料管提供所述低熔点金属或合金的熔体；相对于进料管的中心轴，以分流角度将所述熔体分流，以获得分流的熔体；将分流的熔体引导至雾化区域；以及向雾化区域提供至少一个雾化气流，所述雾化工艺在用于所述雾化工艺的雾化室内存在水的情况下实施。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.24 US 62/378,7341.一种低熔点金属或合金粉末雾化生产工艺，包括：通过进料管提供所述低熔点金属或合金的熔体；相对于进料管的中心轴，以分流角度将所述熔体分流，以获得分流的熔体；将分流的熔体引导至雾化区域；以及向雾化区域提供至少一个雾化气流，所述雾化工艺在用于所述雾化工艺的雾化室内存在水的情况下实施。2.一种低熔点金属或合金粉末雾化生产工艺，包括：通过进料管提供所述低熔点金属或合金的熔体；通过分流器将所述熔体输送至雾化区域；向雾化区域提供至少一个雾化气流；将水输送到用于所述雾化工艺的雾化室，其特征在于，在输送到雾化区域之前，所述熔体在分流器中相对于进料管的中心轴以分流角度分流。3.一种低熔点金属或合金粉末雾化生产工艺，包括：通过进料管提供所述低熔点金属或合金的熔体；将所述熔体引导至雾化区域；向雾化区域提供至少一个雾化气流，该雾化气流的平均气体速度为至少300m/s，其中雾化区域中雾化气体与所述低熔点金属的比率为约5000至约30000cm3气体每cm3待雾化金属，由此提供平均粒径小于20微米且几何标准偏差小于约2.0的粉末分布。4.一种低熔点金属或合金粉末雾化生产工艺，包括：通过进料管提供所述低熔点金属或合金的熔体；将所述熔体相对进料管的中心轴以分流角度随意地进行分流，以获得随意地分流的熔体；将随意地分流的熔体引导至雾化区域；以及向雾化区域提供至少一个雾化气流，该雾化气流的速度为至少300m/s，其特征在于，所述雾化区域中所述雾化气体与所述低熔点金属的比率为约5000至约30000cm3气体每cm3待雾化金属，由此提供几何标准偏差小于约2.0的粉末粒度分布。5.根据权利要求1、2或4中任一项所述的工艺，其特征在于，所述分流角度(90-β)为约30至约70度。6.根据权利要求1、2或4中任一项所述的工艺，其特征在于，所述分流角度为约10到约90度。7.根据权利要求1-4中任一项所述的工艺，其特征在于，所述雾化气体与所述熔体之间形成的角度为约10至约90度。8.根据权利要求1-4中任一项所述的工艺，其特征在于，所述雾化气体和所述熔体之间形成的角度为约40至约90度。9.根据权利要求1-8中任一项所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括提供低熔点金属。10.根据权利要求9所述的工艺，其特征在于，所述低熔点金属的熔点为约150摄氏度至约500摄氏度。11.根据权利要求8-10中任一项所述的工艺，其特征在于，所述雾化区域中所述雾化气体与所述低熔点金属的比率为约10000至约20000cm3气体每cm3待雾化金属。12.根据权利要求8-10中任一项所述的工艺，其特征在于，所述雾化区域中的所述雾化气体与所述低熔点金属的比率为约5000至约30000cm3气体每cm3待雾化金属。13.根据权利要求1-13中任一项所述的工艺，其特征在于，所述低熔点金属为选自Zn、In、Sn、Pb、Se、Te和Bi的元素。14.根据权利要求1-8中任一项所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括提供低熔点合金。15.根据权利要求14所述的工艺，其特征在于，所述低熔点合金的液相线为约75摄氏度至约500摄氏度。16.根据权利要求13所述的工艺，其特征在于，所述低熔点合金的液相线为约100摄氏度至约300摄氏度。17.根据权利要求13-15中任一项所述的工艺，其特征在于，雾化气体与低熔点合金的比率为约10000至约20000cm3气体每cm3金属。18.根据权利要求13-15中任一项所述的工艺，其特征在于，所述雾化气体与低熔点合金的比率为约5000至约30000cm3气体每cm3金属。19.根据权利要求14-18中任一项所述的工艺，其特征在于，所述低熔点合金包括选自Cu、Sb、Zn、In、Mg、Sn、Pb、Ag、Se、Te、Ga和Bi的至少一种元素。20.根据权利要求1-19中任一项所述的工艺，其特征在于，所述雾化气流具有约300m/s至约700m/s的速度。21.根据权利要求1-19中任一项所述的工艺，其特征在于，所述雾化气流具有约450m/s至约600m/s的速度。22.根据权利要求1-19中任一项所述的工艺，其特征在于，所述雾化气流可具有超音速。23.根据权利要求1-22中任一项所述的工艺，其特征在于，所述雾化气体将通过相对于雾化头定向在非垂直的方向上的至少一个进气口输送到雾化头，所述进气口在气体排出之前提供了雾化头内的旋涡运动。24.根据权利要求1-22中任一项所述的工艺，其特征在于，至少两个进气口可相对于进料管的中心轴偏移，从而在雾化区域中围绕中心轴产生动态旋转效果。25.根据权利要求1-24中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：西尔万·圣劳伦特，陈世柱，李晖，
申请(专利权)人：伍恩加有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA