Hiperco27合金粉末
合金粉末的制备方法主要包括机械法和物理化学法。机械法是将原材料机械的制成粉末,而化学成分基本上不发生变化的工艺过程;物理化学法是借助化学的或物理的作用,改变原材料的化学成分或聚集状态,而获得粉末的工艺过程。机械法和物 理化学法又包括许多不同的方法。国内外对粉末的制备方法进行了广泛而深入的研究。常用的合金粉末的制备方法一般来说有四种,即雾化、电解沉积、化学还原以及机械粉碎.
1.雾化
雾化法是利用具有一定速度的雾化介质直接击碎液态技术或合金而制得粉末的方法,应用较为广泛。雾化法又称为喷雾法,可以制取Pb、Sn、Zn、Cu、Fe、Ni等金属粉末,也可制取铝合金、锌合金、镍合金以及不锈钢等合金粉末。
雾化法包括:
(1)二流雾化法,分为气体雾化和水雾化两种;
(2)离心雾化法,分为旋转圆盘雾化、旋转电极雾化和旋转坩埚雾化等;
(3)其它雾化方法,如超声波雾化、多级转辊雾化、均 匀颗粒成形法[5]和固体雾化[6] 等。
对于旋转圆盘雾化法和旋转电极雾化法,国内外均有研究,这两种方法所制得的粉末的粒度都大于50Λm。旋转圆盘雾化所得粉末颗粒球形度很差,而旋转电极雾化虽然可以得到球形度很好的粉末,但粉末的平均粒径达到200Λm。
水雾化所得的粉末颗粒形状不规则,粒径很大,且表面覆有氧化层。
气体雾化指由雾化器喷嘴射出的高压、高速气体,与熔融液态金属或合金相互作用,将液态金属或合金击碎成小液滴,小液滴在飞行过程中冷却凝固,从而获得粉末的方法。
自上个世纪70年代以来,高压气体雾化法发展最快,最活跃,它是大批量生产微细粉末最有前途的工艺之一。气体雾化法所制取的粉末的物理性质主要取决于雾化器的喷嘴。
超音速雾化器从结构上说,是一种旋涡环缝限制式雾化器,其喷嘴结构采用拉瓦尔喷管,使雾化介质在喷嘴出口处的速度达到超音速。
2.电解沉积
虽然电解沉积法在粉末生产中具有重要作用,其生产规模在物理化学法中仅次于还原法,但是,电解法耗电较多,一般来说,电解粉的成本比还原粉和雾化粉高。因此,在粉末总产量中,电解粉所占比重是较小的。电解制粉又可分为:水溶液电解、有机电解质电解。熔盐电解和液体金属阴极电解,其中用的较多的是水溶液电解和熔盐电解,而熔盐电解主要是用来制取一些稀有难熔金属粉末。电解沉积法所生产的金属或合金粉末的特点是纯度高,颗粒呈树枝状。粒径的大小受电解质的类型、浓度和加入速率的影响,同时也受其它反应条件的影响。颗粒自身的形貌受电流密度、电解液、添加剂以及温度的影响。用电解法可生产Ni、Fe、Ag、Sn、Pb、Cr、Mn及Cu-Zn、Cu-Ni、Fe-Ni等多种金属和合金粉末,粉末粒径均匀,颗粒平均大小为80nm。
水溶液电解的基本原理是电极反应,即当电解质溶液中通入直流电后,产生正负离子的迁移,正离子移向阴极,在阴极上发生还原反应,而负离子则移向阳极,在阳极上发生氧化反应。因此,在阴极上得到还原产物,在阳极上得到氧化产物,而还原产物即为要得到的金属粉末。要制得合金粉末,则需要使几种元素同时沉淀。
3.化学还原法
还原金属氧化物及盐类来生产金属粉末是一种应用最广泛的制粉方法。用固体碳还原不仅可以制取铁粉,而且还可以制取钨粉;用氢或分解氨还原,可以制取钨、钼、铁、铜、钴镍等粉末,用转化天然气作还原剂,可以制取铁粉等;用钠、钙、镁等金属作还原剂可以制取钽、铌、钛、锆、钍、铀等稀有金属粉末。用还原— 化合法还可以制取碳化物、硼化物、硅化物、氮化物等难熔化合物粉末。 用化学还原盐溶液生产的合金粉末高温下通常呈海绵状和疏松多孔状,微细的合金粉末不断的从盐溶液中还原析出,而这种盐溶液的PH值是严格控制的。所得悬浊液经过过滤、清洗、 干燥即可得到所需要的合金粉末 。
近几年,对用化学还原法制备合金粉末的研究较多,如,用硼氢化物化学还原法制备非晶超细TM-B合金粉末,其颗粒的平均直径可达到大约80nm,并且用这种方法已经成功制备出各种不同合金系的非晶超细颗粒;用超声喷雾热转换制取纳米级WO3-NiO-FeO超细复合氧化物粉,加入碳黑,分别在氢气和氮气气氛下进行还原碳化,可制得平均粒径在200nm～300nm之间的WC-Ni-Fe合金粉;另外,还有气相蒸发法,包括母合金直接蒸发法,双蒸发源蒸发法,蒸气气相化学反应法等,以及液相还原反应法。
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4.机械法
固态金属的机械粉碎,既是一种独立的制粉方法,又常作为某些制粉方法不可缺少的补充工序。机械粉碎是靠压碎、击碎或 磨削等的作用,将块状金属或合金机械粉碎成粉末。所有的金属或合金都可以被机械的粉碎,根据粉碎方法的不同,可分为机械研磨、旋涡研磨和冷气流粉碎三种。
机械研磨主要用来制取脆性金属和合金,如锑、锰、铬、高碳铁、铁合金以及研磨还原海绵状金属块或电解阴极沉积物;经特殊处理赋予脆性的金属和合金,例如研磨冷却处理后的铅以及加热处理后的锡;研磨经氢化处理的钛,脱氢后可以制取细粒度的高纯钛粉。
旋涡研磨就是为了有效的研磨软的塑性金属而发展起来的方法,最先是用来生产磁性材料的纯铁粉。旋涡研磨所制得的粉末较细,为了防止细粉末被氧化,可以通入惰性气体或还原性气体作为保护气氛。但是,旋涡研磨所制得的粉末在大多数情况下颗粒表面形成特别的凹形,通常称为碟状粉末。冷气流粉碎的基本工艺是:利用高速高压的气流带着较粗的颗粒通过喷嘴轰击于击碎室中的靶子上,压力立刻从高压(高达70kg/cm)降到大气压,发生绝热膨胀,使金属靶和击碎室的温度降到室温以下甚至零度以下,冷却的颗粒就被粉碎。这样可以保证金属靶不损坏,并防止粉末发热氧化。用冷气流粉碎法生产的粉末,颗粒细而均匀,几乎无氧化。此法生产不锈钢、合金钢和超合金钢粉末的效果都很好。
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