一种铜及铜合金粉的雾化制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铜及铜合金粉的雾化制备方法，包括以下步骤：根据目标产品所含成分，将原料加入熔炼设备；将熔炼区域密闭后抽真空，之后通入惰性气体；调节熔炼区域气压范围，开始升温熔炼；达到雾化温度后，调节熔炼区域压力后进行雾化，采用底部出液方式，进行雾化制粉；雾化后处理；包装。本发明专利技术涉及粉末冶金技术领域。该制备方法先通过先抽真空后充满惰性气体的方式，防止了熔体从外界吸氧，再通过调控雾化区域惰性气体的气压，使之大于金属的蒸汽压，防止铜、锌、锡、镍、磷等元素的吸氧与挥发烧损；同时采用底部出液雾化的方式，可以抑制金属熔体中合金元素的挥发与吸氧，保持雾化过程的熔体温度恒定，稳定粉体性能。稳定粉体性能。

【技术实现步骤摘要】
一种铜及铜合金粉的雾化制备方法


[0001]本专利技术涉及粉末冶金
，具体为一种铜及铜合金粉的雾化制备方法。

技术介绍

[0002]在粉末冶金烧结成含油轴承、过滤材料、散热材料、金刚石工具等领域，对于低氧的铜及铜合金粉有着较为迫切的需求。氧含量的降低，一方面可以提升铜基材料的导热导电性能，另一方面可以提升其压制与烧结性能，使用该种粉体制备得到的制品，具备更加优异的功能性，如烧结强度、导热效率、切割效率等。近年来，对于含油轴承、过滤材料、散热材料、金刚石工具等的使用性能要求越来越高，因此对于原料铜粉的氧含量也提出了更高的要求。
[0003]目前，上述领域的铜基粉末，主要成分青铜合金、白铜合金、黄铜合金、铜磷合金等，采用传统的雾化工艺，即按照成分配比熔化合金成分，通过水或惰性气体，将熔体雾化成粉。由于熔炼过程暴露在空气中，气氛与压力始终为空气与大气压，铜合金中的锌、锡、镍、磷等元素会不可避免地出现挥发、氧化等现象，铜液本身也存在较为严重的吸气倾向，导致熔体内部的氧含量较多；同时，合金元素的挥发，造成较为严重的环境污染。含氧较高的熔体，随着雾化过程，氧保留在了粉体内部，对于锌、锡、磷等元素，无法通过氢气完全还原，导致了粉体使用性能的下降。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种铜及铜合金粉的雾化制备方法，利用了惰性气体调节铜及铜合金熔体表面压力的方式，有效抑制了熔体的元素挥发与吸氧，避免了环境污染，使得制备的铜及铜合金粉氧含量低。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种铜及铜合金粉的雾化制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、根据目标产品所含成分，将原料加入熔炼设备；
[0009]S2、将熔炼区域密闭后抽真空，之后通入惰性气体；
[0010]S3、调节熔炼区域气压范围，开始升温熔炼；
[0011]S4、达到雾化温度后，调节熔炼区域压力后进行雾化，进行雾化制粉；
[0012]S5、雾化后处理；
[0013]S6、包装。
[0014]优选的，所述步骤1中的目标产品所含成分包括但不限于纯铜、青铜合金、白铜合金、黄铜合金、铜磷合金。
[0015]优选的，所述惰性气体为氮气、氩气中的一种。
[0016]优选的，在步骤S3升温熔炼及步骤S4雾化过程中保持熔炼区域气压稳定。
[0017]优选的，所述熔炼开始前与熔炼过程中调节熔炼区域气压范围为1
‑
40atm，可通过在此范围内调整气压来抑制不同成分材料的挥发。
[0018]优选的，所述达到雾化温度后，调节熔炼区域压力范围为1
‑
1.5atm。
[0019]优选的，所述步骤S4中雾化过程为：采用底部出液方式，将雾化器置于熔炼设备底部，进行雾化制粉，制粉后进行处理，采用底部出液雾化的方式，取消传统雾化过程的导流槽与中间包。
[0020]优选的，所述雾化后处理，根据雾化介质的不同而选择不同的后处理工艺，对于水雾化，即雾化介质为水，后处理工艺为：脱水
‑
干燥
‑
分级
‑
筛分
‑
合批或脱水
‑
还原
‑
破碎分级
‑
筛分
‑
合批；对于气雾化，即雾化介质为氮气或氩气等，后处理工艺为：分级
‑
筛分
‑
合批。
[0021]优选的，所述雾化制粉的粉体氧含量≤500ppm。
[0022]在雾化全过程控制熔炼区域表面的气氛与气压，是指通过不同气压条件，使之大于雾化粉体成分的蒸汽压，防止铜、锌、锡、镍、磷等元素的吸氧与挥发烧损，保证雾化过程无金属与氧化物气体排放。由于金属的蒸汽压与温度存在对应的关系，随着温度的升高，在雾化温度(1000
‑
1400℃)时，金属的蒸汽压远大于大气压，因此通过调整熔炼区域的气压，使之大于金属的蒸汽压，即可防止金属蒸汽的挥发。
[0023]以金属锌为例，进行原理的说明。锌是一种易挥发的金属，其饱和蒸汽压与温度的关系为：
[0024][0025]其中，单位为mmHg，T单位为K。
[0026]通过上述公式可以计算出，当锌的饱和蒸汽压为1atm时，对应的温度为906℃，即在常压(1atm)下，温度超过906℃，锌将会不可避免地出现挥发状况。当雾化温度为1400℃，则锌对应的饱和蒸汽压约为37.2atm。只有当外界的气压大于37.2atm时，锌才不会出现挥发的情况。
[0027]同时，对于铜及铜合金，在雾化过程中的吸氧倾向十分严重，尤其是对于含锌、锡、镍、磷等元素的材质，吸氧后的“沸腾”，即氧化物挥发。较金属本身的挥发更为严重。通过先抽真空后充满惰性气体的方式，防止了熔体从外界吸氧，同时由于熔炼区域为正压力，可有效消除金属氧化物的“沸腾”挥发现象。采用底部出液雾化的方式，取消传统雾化过程的导流槽与中间包，可以保持雾化过程的熔体温度恒定，实现高效雾化。最后经过干燥或还原、破碎分级或直接分级，获得低氧含量的铜基粉体，粉体氧含量≤500ppm。该特点的铜粉可满足粉末冶金烧结成含油轴承、过滤材料、散热材料、金刚石工具等不同金属制品的需求。
[0028]另外，可通过改变雾化过程中雾化器结构、雾化介质流量与压力等工艺参数条件，来调控粉体的形貌、粒度、松装密度等粉体指标。
[0029](三)有益效果
[0030]本专利技术提供了一种铜及铜合金粉的雾化制备方法。具备以下有益效果：
[0031]先通过先抽真空后充满惰性气体的方式，防止了熔体从外界吸氧，再通过调控熔炼雾化区域的气压，使之大于金属的蒸汽压，防止铜、锌、锡、镍等元素的吸氧与挥发烧损，保证雾化过程无金属与氧化物气体排放；同时采用底部出液雾化的方式，取消传统雾化过程的导流槽与中间包。一方面可以抑制金属熔体中合金元素的挥发与吸氧，另一方面可以
保持雾化过程的熔体温度恒定，稳定粉体性能。
具体实施方式
[0032]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]一种铜及铜合金粉的雾化制备方法，包括以下步骤：
[0034]S1、根据目标产品所含成分，将原料加入熔炼设备；
[0035]S2、将熔炼区域密闭后抽真空，之后通入惰性气体；
[0036]S3、调节熔炼区域气压范围，开始升温熔炼；
[0037]S4、达到雾化温度后，调节熔炼区域压力后进行雾化，进行雾化制粉；
[0038]S5、雾化后处理；
[0039]S6、包装。
[0040]所述步骤1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜及铜合金粉的雾化制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据目标产品所含成分，将原料加入熔炼设备；S2、将熔炼区域密闭后抽真空，之后通入惰性气体；S3、调节熔炼区域气压范围，开始升温熔炼；S4、达到雾化温度后，调节熔炼区域压力后进行雾化，进行雾化制粉；S5、雾化后处理；S6、包装。2.根据权利要求1所述的一种铜及铜合金粉的雾化制备方法，其特征在于：所述步骤1中的目标产品所含成分包括但不限于纯铜、青铜合金、白铜合金、黄铜合金、铜磷合金。3.根据权利要求1所述的一种铜及铜合金粉的雾化制备方法，其特征在于：所述惰性气体为氮气、氩气中的一种。4.根据权利要求1所述的一种铜及铜合金粉的雾化制备方法，其特征在于：在步骤S3升温熔炼及步骤S4雾化过程中保持熔炼区域气压稳定。5.根据权利要求4所述的一种铜及铜合金粉的雾化制备方法，其特征在于：所述熔炼开始前与熔炼过程中调节熔炼区域气压范围为1
‑
40atm。6.根据权利要求5所述的一种铜及铜合金粉的雾化制备方法，其特征在于：所述达到雾化温度后，调节熔炼区域压力范围为1
‑
1.5atm。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘祥庆，石韬，贺会军，江志，孙海霞，
申请(专利权)人：有研粉末新材料合肥有限公司，
类型：发明
国别省市：