專利名稱：特種金屬或合金粉末制備方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及制備粉末的方法，特別是涉及制備特種金屬和合金粉末的方法，本發明還涉及特種金屬或合金粉末制備的裝置。
背景技術：
特種合金粉末是指具有特殊性能、形狀及特種用途的合金粉末，其主要性能表現在(1)物理性能(如平均粒徑、形狀、粒度組成及分布、徑厚比、蓋水面積、附著力等)；(2)化學性能(如抗氧化性、耐腐蝕性、耐磨損性、抗輻射和無毒等)；(3)電學性能(如電阻率、接觸電阻、電阻溫度系數、方阻等)；(4)光學性能等。傳統金屬和合金粉末的制備方法有氣霧化、水霧化、旋轉電極霧化、真空霧化、旋轉盤霧化、超聲波霧化、電解法、化學共沉淀法等。然而，國內現行制粉技術主要存在以下幾方面的問題(1)粉末制造成本高、粉末品種少、粉末性能不穩定、含氧量高。(2)制粉設備和技術不能滿足特種金屬或合金粉末粒度組成及其分布、粉末性能和質量的要求。(3)粉末制備裝置的自動化程度不夠，設備的實用性和通用性不足等。
發明內容
本發明能夠克服上述所存在的問題，提供一種操作簡單、生產周期短、成本低、效率高、金屬損耗少和無污染，并且可以進行連續生產特種金屬或合金粉末的制備方法和裝置。
為實現上述目的，本發明的制備方法的工藝步驟為在充正壓的惰性氣氛條件下，將金屬或合金在感應爐內熔化，并且過熱到一定溫度，再將熔融金屬或合金引入到負壓區粉末生成室內。在壓力作用下，使金屬或合金熔體突然暴露于真空中，熔體急劇膨脹，使液體金屬或合金霧化成液滴，再經高速旋轉的離心盤冷卻、粉末旋風分級及收集，從而獲得所需要的特種金屬或合金粉末。各項技術工藝參數為(1)金屬或合金加壓熔煉，加壓壓力1.0～4.0Mpa；(2)金屬或合金熔煉過熱溫度比所需金屬的熔點高180～350℃；(3)粉末生成室真空度(＞1×10-2～1×10-3Pa)；(4)粉末冷卻旋轉盤轉速3000～12000rpm，動平衡指數≤5μm、設備運行噪音＜100分貝。
本發明的特種金屬或合金粉末制備裝置主要包括(1)加壓惰性氣體源；(2)感應加熱加壓熔煉室；(3)熔化坩堝；(4)粉末生成室；(5)粉末冷卻旋轉盤；(6)粉末分級及收集系統；(7)真空系統等。
由于金屬或合金熔體突然暴露于真空室中，熔體急劇膨脹，在壓力作用下，液體金屬或合金被破碎、霧化，再經過高速旋轉盤冷卻，粉體材料再經過分級及收集等，從而獲得所需要的特種金屬或合金粉末。
本發明是一種制備特種合金粉末的新方法，特種金屬或合金粉末粒度組成及其分布為(1)5～30μm微粉的粉末占總裝料量的50％；(2)20～45μm微粉的粉末占總裝料量的50％；(3)35～60μm微粉的粉末占總裝料量的50％；(4)粉末圓形度好，分散性高，含氧量低，每批粉末的性能偏差少于5％。
這種方法比其他霧化法更加有效，可根據需要，生產出特殊粒度組成和分布的金屬或合金粉末，粉末圓形度好，分散性高，含氧量低，每批粉末的性能偏差少于5％，粉末組成粒度組成和分布均可調整，粉體材料的應用性能優異。
所制備的特種金屬或合金粉末粒度組成及其分布為①5-30μm微粉的粉末占總裝料量的50％；②20-45μm微粉的粉末占總裝料量的50％；③35-60μm微粉的粉末占總裝料量的50％；④粉末圓形度好，分散性高，含氧量低，每批粉末的性能偏差少于5％。
該方法生產的粉末成本低、效率高，金屬損耗少和無污染，粉末產品價格低于國際同類產品價格。特種合金粉末在太陽能電池漿料用銀、鋁合金粉末，替代銀漿的銅或鎳漿、貴金屬特種釬料用銀銅合金粉末，電工合金用銀合金或銅合金粉末，焊接與封裝材料用銀、銅合金粉末，表面噴涂用特種銀、銅合金粉末等領域獲得廣泛使用。該項新技術成功地生產了太陽能電池漿料用銀、鋁、鋅合金粉末，替代銀漿的銅或鎳漿料粉末，特種釬料用銀銅、鎳鉻合金粉末，電工合金用銀合金或銅合金粉末，焊接與封裝材料用銀、銅、鋁合金粉末，表面噴涂用特種銀、銅、鎳合金粉末等。特種金屬或合金粉末主要應用領域為通訊、計算機、電子、電氣、航空、軍工等行業。
圖1為特種金屬或合金粉末制備裝置系統結構示意圖。其中(1)加壓惰性氣體源；(2)為感應加熱加壓熔煉室；(3)為熔化坩堝；(4)為粉末生成室；(5)為粉末冷卻旋轉盤；(6)為粉末分級及收集系統；(7)為真空系統。
具體實施例方式
實施例1用一定量的電解銅，充氣壓力1.0～2.0Mpa；在坩堝中熔煉并加熱到過熱溫度為銅的熔點+100℃；粉末生成室真空度＞1×10-2Pa；粉末冷卻旋轉盤轉速3000rpm。可得到+200目(＞60μm)、-200目～+500目(35-60μm)、-500目(＜35μm)的粉末粒度組成及分布，三種粒度組成所占百分數分別為25％、55％、20％，粉末粒度偏差＜4％)，含氧量(0.15％)。即表1中的1#。
實施例2如表1中的2#。為制備所需的Zn粉末。
實施例3如表1中的3#。為制備所需的Ni粉末。
實施例4如表1中的4#。為制備所需的CuAl合金粉末。
實施例5如表2中的1#。為制備所需的Al粉末。
實施例6如表2中的2#。為制備所需的Al合金粉末。
實施例7如表2中的3#。為制備所需的Al合金粉末。
實施例8如表2中的4#。為制備所需的AlSi合金粉末。
實施例9如表3中的1#。為制備所需的Ag粉末。
實施例10如表3中的2#。為制備所需的Ag合金粉末。
實施例11如表3中的3#。為制備所需的Ag合金粉末。
實施例12如表3中的4#。為制備所需的AgCu合金粉末。
表1 特種Cu、Zn、Ni粉末、CuAl合金粉末技術參數和性能指標
表2 特種Al粉末、AlSi合金粉末技術參數和性能指標
表3 特種Ag粉末、AgCu合金粉末技術參數和性能指標
權利要求
1.一種制備特種金屬或合金粉末的方法，其特征在于包括下列工藝步驟在充正壓的惰性氣氛條件下，將金屬或合金在感應加熱加壓熔煉室內熔化，并加熱到一定的過熱溫度，在加壓壓力作用下，再將熔融金屬或合金引入到接近真空的負壓區粉末生成室內，使金屬或合金熔體突然暴露于所述的真空中，熔體急劇膨脹，使液體金屬或合金霧化成液滴，再經高速旋轉的離心盤冷卻、粉末旋風分級及收集，從而獲得所需要的特種金屬或合金粉末。
2.根據權利要求1所述的制備特種金屬或合金粉末的方法，其特征在于所述的特種金屬或合金可以是Ag及其合金、Cu及其合金、Al及其合金、Sn及其合金、Zn及其合金、Ni及其合金等粉末。
3.根據權利要求1所述的制備特種金屬或合金粉末的方法，其特征在于所述的過熱溫度為所需金屬或合金的熔點加180～350℃，加壓壓力為1.0～4.0Mpa。
4.根據權利要求1所述的制備特種金屬或合金粉末的方法，其特征在于所述的粉末生成室真空度＞1×10-2～1×10-3Pa，所述的粉末冷卻旋轉盤轉速為3000～12000rpm，動平衡指數≤5μm、設備運行噪音＜100分貝。
5.實現如權利要求1所述的制備特種金屬或合金粉末的方法的裝置，其特征在于包括下列設備和系統(1)加壓惰性氣體源；(2)感應加熱加壓熔煉室；(3)熔化坩堝；(4)粉末生成室；(5)粉末冷卻旋轉盤；(6)粉末分級及收集系統；(7)真空系統等。
6.根據權利要求5所述的制備特種金屬或合金粉末的裝置，其特征在于所述的粉末生成室真空度＞1×10-2～1×10-3Pa。
7.根據權利要求5所述的制備特種金屬或合金粉末的裝置，其特征在于所述的粉末冷卻旋轉盤轉速為3000～12000rpm。
8.根據權利要求5所述的制備特種金屬或合金粉末的裝置，其特征在于所述的粉末冷卻旋轉盤的動平衡指數≤5μm、設備運行噪音＜100分貝。
9.根據權利要求5所述的制備特種金屬或合金粉末的裝置，其特征在于所述的真空系統的真空度＞1×10-2～1×10-3Pa。
10.根據權利要求5所述的制備特種金屬或合金粉末的裝置，其特征在于所述的加壓惰性氣體源可為氮氣、氬氣源。
全文摘要
本發明公開了一種制備特種金屬或合金粉末的方法和其裝置，其特征在于包括下列工藝步驟在壓力作用下，將金屬或合金在感應加熱加壓熔煉室內熔化，并加熱到一定的過熱溫度，再將熔融金屬或合金引入到接近真空的負壓區粉末生成室內，使金屬或合金熔體突然暴露于所述的真空中，使液體金屬或合金霧化成液滴，再經高速旋轉的離心盤冷卻、粉末旋風分級及收集，從而獲得所需要的特種金屬或合金粉末。該發明制備特種金屬或合金粉末的裝置包括(1)加壓惰性氣體源；(2)感應加熱加壓熔煉室；(3)熔化坩堝；(4)粉末生成室；(5)粉末冷卻旋轉盤；(6)粉末分級及收集系統；(7)真空系統等。應用領域為通訊、計算機、電子、電氣、航空等行業。
文檔編號B22F9/08GK1597197SQ20041004035
公開日2005年3月23日 申請日期2004年7月30日 優先權日2004年7月30日
發明者謝明, 陳江, 曾榮川, 陳力, 楊有才, 符世繼, 張健康, 黎玉盛, 尹長青, 劉莉 申請人:昆明貴金屬研究所