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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(fā)明還涉及特種金屬或合金粉末制備的裝置。
背景技術(shù)：
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(xiàn)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(xué)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(xué)性能(如電阻率、接觸電阻、電阻溫度系數(shù)、方阻等)；(4)光學(xué)性能等。傳統(tǒng)金屬和合金粉末的制備方法有氣霧化、水霧化、旋轉(zhuǎn)電極霧化、真空霧化、旋轉(zhuǎn)盤霧化、超聲波霧化、電解法、化學(xué)共沉淀法等。然而，國內(nèi)現(xiàn)行制粉技術(shù)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(wěn)定、含氧量高。(2)制粉設(shè)備和技術(shù)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(zhì)量的要求。(3)粉末制備裝置的自動(dòng)化程度不夠，設(shè)備的實(shí)用性和通用性不足等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明能夠克服上述所存在的問題，提供一種操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短、成本低、效率高、金屬損耗少和無污染，并且可以進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)特種金屬或合金粉末的制備方法和裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)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(yīng)爐內(nèi)熔化，并且過熱到一定溫度，再將熔融金屬或合金引入到負(fù)壓區(qū)粉末生成室內(nèi)。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(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的離心盤冷卻、粉末旋風(fēng)分級(jí)及收集，從而獲得所需要的特種金屬或合金粉末。各項(xiàng)技術(shù)工藝參數(shù)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(diǎn)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(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速3000～12000rpm，動(dòng)平衡指數(shù)≤5μm、設(shè)備運(yùn)行噪音＜100分貝。
本發(fā)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(yīng)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(zhuǎn)盤；(6)粉末分級(jí)及收集系統(tǒng)；(7)真空系統(tǒng)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(jīng)過高速旋轉(zhuǎn)盤冷卻，粉體材料再經(jīng)過分級(jí)及收集等，從而獲得所需要的特種金屬或合金粉末。
本發(fā)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(jù)需要，生產(chǎn)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(diào)整，粉體材料的應(yīng)用性能優(yōu)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(chǎn)的粉末成本低、效率高，金屬損耗少和無污染，粉末產(chǎn)品價(jià)格低于國際同類產(chǎn)品價(jià)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(lǐng)域獲得廣泛使用。該項(xiàng)新技術(shù)成功地生產(chǎn)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(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橥ㄓ?、?jì)算機(jī)、電子、電氣、航空、軍工等行業(yè)。


圖1為特種金屬或合金粉末制備裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。其中(1)加壓惰性氣體源；(2)為感應(yīng)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(zhuǎn)盤；(6)為粉末分級(jí)及收集系統(tǒng)；(7)為真空系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)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(diǎn)+100℃；粉末生成室真空度＞1×10-2Pa；粉末冷卻旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速3000rpm?？傻玫?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?jǐn)?shù)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(shí)施例2如表1中的2#。為制備所需的Zn粉末。
實(shí)施例3如表1中的3#。為制備所需的Ni粉末。
實(shí)施例4如表1中的4#。為制備所需的CuAl合金粉末。
實(shí)施例5如表2中的1#。為制備所需的Al粉末。
實(shí)施例6如表2中的2#。為制備所需的Al合金粉末。
實(shí)施例7如表2中的3#。為制備所需的Al合金粉末。
實(shí)施例8如表2中的4#。為制備所需的AlSi合金粉末。
實(shí)施例9如表3中的1#。為制備所需的Ag粉末。
實(shí)施例10如表3中的2#。為制備所需的Ag合金粉末。
實(shí)施例11如表3中的3#。為制備所需的Ag合金粉末。
實(shí)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(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)

表2 特種Al粉末、AlSi合金粉末技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)

表3 特種Ag粉末、AgCu合金粉末技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)

權(quán)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(yīng)加熱加壓熔煉室內(nèi)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(fù)壓區(qū)粉末生成室內(nèi)，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(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的離心盤冷卻、粉末旋風(fēng)分級(jí)及收集，從而獲得所需要的特種金屬或合金粉末。
2.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(diǎn)加180～350℃，加壓壓力為1.0～4.0Mpa。
4.根據(jù)權(quán)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(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為3000～12000rpm，動(dòng)平衡指數(shù)≤5μm、設(shè)備運(yùn)行噪音＜100分貝。
5.實(shí)現(xiàn)如權(quán)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(shè)備和系統(tǒng)(1)加壓惰性氣體源；(2)感應(yīng)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(zhuǎn)盤；(6)粉末分級(jí)及收集系統(tǒng)；(7)真空系統(tǒng)等。
6.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為3000～12000rpm。
8.根據(jù)權(quán)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(zhuǎn)盤的動(dòng)平衡指數(shù)≤5μm、設(shè)備運(yùn)行噪音＜100分貝。
9.根據(jù)權(quán)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(tǒng)的真空度＞1×10-2～1×10-3Pa。
10.根據(jù)權(quán)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?dú)?、氬氣源?br> 全文摘要
本發(fā)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(yīng)加熱加壓熔煉室內(nèi)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(fù)壓區(qū)粉末生成室內(nèi)，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(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的離心盤冷卻、粉末旋風(fēng)分級(jí)及收集，從而獲得所需要的特種金屬或合金粉末。該發(fā)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(yīng)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(zhuǎn)盤；(6)粉末分級(jí)及收集系統(tǒng)；(7)真空系統(tǒng)等。應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橥ㄓ?、?jì)算機(jī)、電子、電氣、航空等行業(yè)。
文檔編號(hào)B22F9/08GK1597197SQ20041004035
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月30日
發(fā)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(zhǎng)青, 劉莉 申請(qǐng)人:昆明貴金屬研究所