專利名稱：一種超細(xì)片狀銅鋅合金粉制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用高能攪拌研磨技術(shù)，制備可用于印刷、噴涂的超細(xì)片狀銅鋅合金粉的生產(chǎn)方法，屬于金屬粉體材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的片狀銅鋅合金粉的生產(chǎn)工藝是將電解銅、電解鋅熔化噴霧造粒后，經(jīng)干法或濕法滾筒球磨后，經(jīng)高溫退火后再表面拋光改性、分級(jí)等工藝過(guò)程生產(chǎn)出的。這種工藝不但生產(chǎn)工藝長(zhǎng)、流程復(fù)雜，而且在高溫退火過(guò)程中未能揮發(fā)的有機(jī)助劑會(huì)在粉體顆粒的表面生成碳顆粒并且氧化，從而影響金屬光澤，降低了片狀銅鋅合金粉的品質(zhì)。名稱為“鱗層狀合金粉末的制造方法(申請(qǐng)?zhí)?0110391. 8)”的專利公開(kāi)了一種工藝，該工藝采用在控溫、控氧下進(jìn)行干法球磨的方法，以熱空氣通入循環(huán)式干法球磨系統(tǒng)， 并通入純氧控制合金粉末氧化度，在150°C 250°C條件下進(jìn)行干法球磨，經(jīng)著色處理和上膜包覆而得到鱗片狀合金粉末；該方法革除了傳統(tǒng)濕法球磨與退火處理工藝，但熱空氣通入控溫操作穩(wěn)定性相對(duì)較差、著色處理和上膜包覆工藝也較復(fù)雜，且在表面處理過(guò)程中粉體與純氧很容易發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致粉體劇烈氧化而發(fā)黑，成為廢品。名稱為“納米級(jí)片狀銅鋅合金粉及其制造方法(申請(qǐng)?zhí)?003101105 . 7)”的專利公開(kāi)了一種采用鍍膜法的工藝，將銅、鋅等元素連續(xù)地沉積到超薄有機(jī)膜上，再用溶劑除去有機(jī)膜，經(jīng)粉碎后制得納米級(jí)片狀銅鋅合金粉；該方法工藝過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，控制要求也較高，且在合金層沉積的時(shí)候沉積層的成分比例很難精準(zhǔn)控制，對(duì)粉體的顏色穩(wěn)定性不能保證，且生產(chǎn)成本過(guò)高，難以滿足市場(chǎng)要求。名稱為《氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下鱗片狀銅金粉制造工藝》(申請(qǐng)?zhí)枮?0125773.0)的專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種球磨新工藝，給球磨機(jī)通以90% 95%純度的氮?dú)?、控制溫度?5°C以下運(yùn)行， 并在研磨系統(tǒng)中加入以硬脂酸為主的助劑(加入重量比為銅金粉的0. 2% 5. 0%)，減少了氧化反應(yīng)、增強(qiáng)了銅金粉的金屬感；該方法在15°C以下進(jìn)行球磨，使得以硬脂酸為主的助劑的活性很差，導(dǎo)致對(duì)粉體的包覆效果變差，不利于粉體的包覆和改性。名稱為《一種鱗片狀金屬粉末的制造方法》(申請(qǐng)?zhí)?3135633. 8)的專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N使用高能研磨機(jī)生產(chǎn)片狀金屬粉末的方法，通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻水套水量來(lái)控制研磨溫度為20°C 200°C，并通入惰性氣體，防止氧氣進(jìn)入研磨氣氛中而造成金屬粉體的氧化；該方法在球磨溫度的精確、穩(wěn)定控制，以及調(diào)整片狀銅鋅合金粉顏色方面存在不足，并且該工藝是針對(duì)達(dá)克羅等防腐涂料中片狀金屬粉體，制備的為非漂浮型涂料，難以用于印刷，尤其是凹印，而且該制備方法未涉及涂料的顏色。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超細(xì)片狀銅鋅合金粉高效制備方法，采用臥式高能球磨機(jī)，調(diào)節(jié)機(jī)器轉(zhuǎn)速，通過(guò)獨(dú)特的水流控溫措施和適當(dāng)?shù)那蚰夥照{(diào)節(jié)，從而控制合金粉的氧化程度，進(jìn)而提高粉體金屬的光澤和片狀化，克服現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性和效率不高、 生產(chǎn)流程長(zhǎng)、得到的粉體材料品質(zhì)不高等問(wèn)題。
本發(fā)明所提供的超細(xì)片狀銅鋅合金粉制備方法，包括配料、研磨、改性、分級(jí)、包裝等工藝步驟，以粒度為-100 -500目、含銅70% 95%、鋅5% 30%的球狀銅鋅合金霧化粉作為原料，按5 40 1的球料重量比、以及原料粉重量的0. 1% 6. 6%的助劑量，加入鋼球 (直徑為3 IOmm)和助劑并混合均勻后，放入臥式高能攪拌機(jī)密閉的研磨倉(cāng)內(nèi)；通過(guò)控制通入攪拌機(jī)冷卻水套中的水或油的溫度，使研磨倉(cāng)內(nèi)研磨過(guò)程的溫度保持在15 100°C， 并在研磨倉(cāng)內(nèi)通入惰性氣體(氮?dú)饣驓鍤?，使研磨倉(cāng)內(nèi)氧氣含量為0 10%、氮?dú)饣驓鍤夂繛?0 100% (以便控制出料顏色)，然后保持研磨倉(cāng)內(nèi)為正壓，在200 1800轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下，研磨15 150分鐘，得到60%以上為-300 -1500目的銅金粉產(chǎn)品；再按合金粉重量的0. 1% 3. 5%加入表面改性劑，在同樣的氛圍和溫度條件下，以100 300轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速研磨15 50分鐘，對(duì)經(jīng)前期研磨得到的銅鋅合金粉進(jìn)行分散拋光改性，得到70%以上為-300 -1500目的銅金粉；最后通過(guò)篩選分級(jí)，得到-300 -1500目的片狀銅金粉產(chǎn)品。所加入的助劑為硬脂酸、棕櫚酸、聚乙二醇中的一種或幾種的混合物，其與合金粉原料的重量百分比為硬脂酸0. 5% 5%、棕櫚酸0. 1% 1%、聚乙二醇0. 1% 0. 6% ；所加入的表面改性劑為硬脂酸鋁、十二烷基苯磺酸鈉、二氧化硅中的一種或幾種的混合物，其與合金粉的重量百分比為硬脂酸鋁0. 1% 1. 5%、十二烷基苯磺酸鈉0. 1% 1%、二氧化硅0. 1% 1%。本發(fā)明采用干法球磨，通過(guò)鋼球在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的巨大沖擊力，使銅鋅合金粉體顆粒在很短時(shí)間內(nèi)達(dá)到破碎和片狀化，避免了普通滾筒球磨中粉體與鋼球反復(fù)多次碰撞產(chǎn)生粉體表面凹凸的現(xiàn)象；由于有針對(duì)性的有機(jī)助劑和表面改性劑的使用，使合金粉體顆粒能夠得到更好的表面改性，從而避免了須在較高溫度下進(jìn)行表面改性而導(dǎo)致銅鋅合金粉的抗氧化性降低的問(wèn)題；通過(guò)恒定控制水套中的水或油的溫度，使研磨過(guò)程的溫度得到了更加精準(zhǔn)的控制，使金屬粉體表面的有機(jī)助劑能夠更好的表面改性，進(jìn)一步提高了片狀銅鋅合金粉的品質(zhì)；通過(guò)對(duì)球磨艙內(nèi)氣氛的含氧量的控制，有效防止了合金粉的氧化，實(shí)現(xiàn)了控制片狀銅鋅合金粉顏色的目的。本方法革除了傳統(tǒng)方法的退火流程，針對(duì)銅鋅合金粉確定了專門的研磨處理工藝及參數(shù)，選擇了有效的助磨劑，并且通過(guò)控制冷卻水套中通入的水的溫度精確穩(wěn)定地控制了球磨溫度，通過(guò)控制研磨室內(nèi)氧氣含量在0 10%的低濃度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)銅鋅合金粉的研磨和改性過(guò)程的精確控制，有效地控制了銅鋅合金粉的氧化程度，更好地調(diào)整了片狀銅鋅合金粉顏色。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方法具有生產(chǎn)流程短，生產(chǎn)效率高，工藝過(guò)程穩(wěn)定，得到的合金粉體材料品質(zhì)高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一以粒度為-400目、含銅85%、鋅15%的球狀銅鋅合金霧化粉作為原料， 然后按15 1的球料重量比(鋼球加入量為l.%kg、銅合金粉加入量為130g)和金屬原料粉重量的2. 2%的助劑量(硬脂酸1. 5%、棕櫚酸0. 1%、聚乙二醇0. 6%)，加入直徑為5mm的不銹鋼球和助劑并混合均勻后，放入臥式高能攪拌機(jī)密閉的研磨倉(cāng)內(nèi)；控制通入攪拌機(jī)冷卻水套中的水或油的溫度，使研磨倉(cāng)內(nèi)研磨過(guò)程的溫度保持在45°C，并在研磨倉(cāng)內(nèi)通入氮?dú)猓?使研磨倉(cāng)內(nèi)氧氣含量為4%、氮?dú)鈿夂繛?6%，然后在200轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下研磨150分鐘， 得到60%以上為-600目的銅金粉；再按合金粉重量的1. 5%加入硬脂酸鋁表面改性劑，在同樣的氛圍和溫度條件下，以200轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速研磨30分鐘，對(duì)經(jīng)前期研磨得到的銅鋅合金粉進(jìn)行分散拋光改性，得到70%以上為-600目的銅金粉；最后通過(guò)篩選分級(jí)，得到60% 的-600 -900目銅金粉產(chǎn)品和10%的-1000目以上銅金粉產(chǎn)品，產(chǎn)品顏色呈金黃色。實(shí)施例二 以粒度為-500目、含銅70%、鋅30%的球狀銅鋅合金霧化粉作為原料， 然后按40 1的球料重量比(鋼球加入量為^g、銅合金粉加入量為50g)和金屬原料粉重量的1. 6%的助劑量(硬脂酸0. 5%，棕櫚酸1%，聚乙二醇0. 1%)，加入直徑為IOmm的不銹鋼球和助劑并混合均勻后，放入臥式高能攪拌機(jī)密閉的研磨倉(cāng)內(nèi)；控制通入攪拌機(jī)冷卻水套中的水或油的溫度，使研磨倉(cāng)內(nèi)研磨過(guò)程的溫度保持在30°C，并在研磨倉(cāng)內(nèi)通入氬氣，使研磨倉(cāng)內(nèi)氧氣含量為10%、氬氣氣含量為90%，然后在1200轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下研磨120分鐘，得到 75%以上為-800目的銅金粉；再按合金粉重量的1%加入十二烷基苯磺酸鈉表面改性劑，在同樣的氛圍和溫度條件下，以300轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速研磨15分鐘，對(duì)經(jīng)前期研磨得到的銅鋅合金粉進(jìn)行分散拋光改性，得到85%以上為-800目的銅金粉；最后通過(guò)篩選分級(jí)，得到70% 的-800 -1400目銅金粉產(chǎn)品和15%的-1500目以上銅金粉產(chǎn)品，產(chǎn)品顏色呈青金色。實(shí)施例三以粒度為-100目、含銅95%、鋅5%的球狀銅鋅合金霧化粉作為原料，然后按5 1的球料重量比(鋼球加入量為^g、銅合金粉加入量為400g)和金屬原料粉重量的 1. 1%的助劑量(棕櫚酸0. 6%，聚乙二醇0. 5%)，加入直徑為3mm的不銹鋼球和助劑并混合均勻后，放入臥式高能攪拌機(jī)密閉的研磨倉(cāng)內(nèi)；控制通入攪拌機(jī)冷卻水套中的水或油的溫度， 使研磨倉(cāng)內(nèi)研磨過(guò)程的溫度保持在100°c，并在研磨倉(cāng)內(nèi)通入氮?dú)?，使研磨倉(cāng)內(nèi)氧氣含量為7%、氮?dú)鈿夂繛?3%，然后在1800轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下研磨15分鐘，得到60%以上為-700 目的銅金粉；再按合金粉重量的1. 0%加入二氧化硅表面改性劑，在同樣的氛圍和溫度條件下，以200轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速研磨50分鐘，對(duì)經(jīng)前期研磨得到的銅鋅合金粉進(jìn)行分散拋光改性， 得到70%以上為-700目的銅金粉；最后通過(guò)篩選分級(jí)，得到65%的-700 -1400目銅金粉產(chǎn)品和5%的-1500目以上銅金粉產(chǎn)品，產(chǎn)品顏色呈古銅色。實(shí)施例四以粒度為-200目、含銅80%、鋅20%的球狀銅鋅合金霧化粉作為原料， 然后按20 1的球料重量比(鋼球加入量為^g、銅合金粉加入量為IOOg)和金屬原料粉重量的6. 6%的助劑量(硬脂酸5%、棕櫚酸1%、聚乙二醇0. 6%)，加入直徑為3mm的不銹鋼球和助劑并混合均勻后，放入臥式高能攪拌機(jī)密閉的研磨倉(cāng)內(nèi)；控制通入攪拌機(jī)冷卻水套中的水或油的溫度，使研磨倉(cāng)內(nèi)研磨過(guò)程的溫度保持在60°C，并在研磨倉(cāng)內(nèi)通入氮?dú)?，使研磨倉(cāng)內(nèi)氧氣含量為4%、氮?dú)夂繛?6%，然后在800轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下研磨90分鐘，得到60%以上為-300目的銅金粉；再按合金粉重量的0. 3%加入表面改性劑(其中，硬脂酸鋁0. 1%、十二烷基苯磺酸鈉0. 1%、二氧化硅0. 1%)，在同樣的氛圍和溫度條件下，以100轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速研磨30分鐘，對(duì)經(jīng)前期研磨得到的銅鋅合金粉進(jìn)行分散拋光改性，得到70%以上為-300目的銅金粉；最后通過(guò)篩選分級(jí)，得到-300目的銅金粉產(chǎn)品，產(chǎn)品顏色呈青紅色。實(shí)施例五以粒度為-300目、含銅90%、鋅10%的球狀銅鋅合金霧化粉作為原料， 然后按30 1的球料重量比(鋼球加入量為1. ^g、銅合金粉加入量為50g)和金屬原料粉重量的0. 8%的助劑量(棕櫚酸0. 8%)，加入直徑為3mm的不銹鋼球和助劑并混合均勻后，放入臥式高能攪拌機(jī)密閉的研磨倉(cāng)內(nèi)；控制通入攪拌機(jī)冷卻水套中的水或油的溫度，使研磨倉(cāng)內(nèi)研磨過(guò)程的溫度保持在50°C，并在研磨倉(cāng)內(nèi)通入氮?dú)?，使研磨倉(cāng)內(nèi)氧氣含量為2%、氮?dú)夂繛?8%，然后在1000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下研磨60分鐘，得到60%以上為-600目的銅金粉；再按合金粉重量的1. 3%加入表面改性劑(硬脂酸鋁0. 6%、十二烷基苯磺酸鈉0. 4%、二氧化硅0. 3%)，在同樣的氛圍和溫度條件下，以150轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速研磨40分鐘，對(duì)經(jīng)前期研磨得到的銅鋅合金粉進(jìn)行分散拋光改性，得到70%以上為-600目的銅金粉；最后通過(guò)篩選分級(jí)， 得到-600目的銅金粉產(chǎn)品，產(chǎn)品顏色呈偏紅紅金色。實(shí)施例六以粒度為-100目、含銅75%、鋅25%的球狀銅鋅合金霧化粉作為原料， 然后按15 :1的球料重量比(鋼球加入量為1. ^g、銅合金粉加入量為IOOg)和金屬原料粉重量的0. 7%的助劑量(硬脂酸0. 5%、棕櫚酸0. 1%、聚乙二醇0. 1%)，加入直徑為8mm的不銹鋼球和助劑并混合均勻后，放入臥式高能攪拌機(jī)密閉的研磨倉(cāng)內(nèi)；控制通入攪拌機(jī)冷卻水套中的水或油的溫度，使研磨倉(cāng)內(nèi)研磨過(guò)程的溫度保持在20°C，并在研磨倉(cāng)內(nèi)通入氮?dú)?，使研磨倉(cāng)內(nèi)氮?dú)夂繛?00%，然后在150轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下研磨150分鐘，得到70%以上為-600 目的銅金粉；再按合金粉重量的0. 1%的量加入表面改性劑(十二烷基苯磺酸鈉0. 1%)，在同樣的氛圍和溫度條件下，以180轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速研磨45分鐘，對(duì)經(jīng)前期研磨得到的銅鋅合金粉進(jìn)行分散拋光改性，得到80%以上為-600目的銅金粉；最后通過(guò)篩選分級(jí)，得到70% 的-600 -700目銅金粉產(chǎn)品和10%的-800目以上銅金粉產(chǎn)品，產(chǎn)品顏色呈青金色。實(shí)施例七以粒度為-500目、含銅90%、鋅10%的球狀銅鋅合金霧化粉作為原料， 然后按20 1的球料重量比(鋼球加入量為2. 0kg、銅合金粉加入量為IOOg)和金屬原料粉重量的3. 5%的助劑量(硬脂酸3. 5%)，加入直徑為6mm的不銹鋼球和助劑并混合均勻后，放入臥式高能攪拌機(jī)密閉的研磨倉(cāng)內(nèi)；控制通入攪拌機(jī)冷卻水套中的水或油的溫度，使研磨倉(cāng)內(nèi)研磨過(guò)程的溫度保持在15°C，并在研磨倉(cāng)內(nèi)通入氮?dú)?，使研磨倉(cāng)內(nèi)氧氣含量為10%、氮?dú)夂繛?0%，然后在1200轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下研磨130分鐘，得到70%以上為-1000目的銅金粉；再按合金粉重量的3. 5%的量加入表面改性劑(硬脂酸鋁1. 5%、十二烷基苯磺酸鈉1%、 二氧化硅1%)，在同樣的氛圍和溫度條件下，以150轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速研磨40分鐘，對(duì)經(jīng)前期研磨得到的銅鋅合金粉進(jìn)行分散拋光改性，得到80%-1000目以上的銅金粉；最后通過(guò)篩選分級(jí)，得到30%的-1000 -1400目銅金粉產(chǎn)品和50%的-1500目以上銅金粉產(chǎn)品，產(chǎn)品顏色呈古銅色。
權(quán)利要求
1.一種超細(xì)片狀銅鋅合金粉制備方法，包括配料、研磨、改性、分級(jí)等工藝步驟，其特征是用粒度為-100 -500目的球狀銅鋅合金霧化粉作為原料，按5 40 :1的球料重量比和原料粉重量的0. 1% 6. 6%的助劑量，加入鋼球和助劑并混合均勻后，放入臥式高能攪拌機(jī)密閉的研磨倉(cāng)內(nèi)；控制研磨倉(cāng)內(nèi)溫度為15 100°C、氧氣含量為0 10%、惰性氣體含量為90 100%，在200 1800轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下，研磨15 150分鐘，得到60%以上為-300 -1500目的銅金粉產(chǎn)品；再按合金粉重量的0. 1% 3. 5%加入表面改性劑，在同樣的氛圍和溫度條件下，以100 300轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速研磨15 50分鐘，對(duì)經(jīng)前期研磨得到的銅鋅合金粉進(jìn)行分散拋光改性，得到70%以上為-300 -1500目的銅金粉；最后通過(guò)篩選分級(jí)，得到-300 -1500目的銅金粉產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)片狀銅鋅合金粉制備方法，其特征是球狀銅鋅合金霧化粉原料含銅70% 95%、鋅5% 30%，鋼球的直徑為3-10mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超細(xì)片狀銅鋅合金粉制備方法，其特征是所加入的助劑為硬脂酸、棕櫚酸、聚乙二醇中的一種或幾種的混合物，其與合金粉原料的重量百分比為硬脂酸0. 5% 5%、棕櫚酸0. 1% 1%、聚乙二醇0. 1% 0. 6% ；所加入的表面改性劑為硬脂酸鋁、十二烷基苯磺酸鈉、二氧化硅中的一種或幾種的混合物，其與合金粉的重量百分比為硬脂酸鋁0. 1% 1. 5%、十二烷基苯磺酸鈉0. 1% 1%、二氧化硅0. 1% 1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的超細(xì)片狀銅鋅合金粉制備方法，其特征是通入研磨倉(cāng)中的惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤?；通過(guò)控制通入水套的水或油的溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)研磨過(guò)程溫度的精確控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用臥式攪拌研磨法制備超細(xì)片狀銅鋅合金粉的方法，屬金屬粉體材料制備技術(shù)領(lǐng)域。將銅鋅合金粉與研磨介質(zhì)和各種助磨劑混合后放入臥式高能攪拌機(jī)密閉的研磨倉(cāng)內(nèi)，通入主要成分為氮?dú)狻鍤獾榷栊詺怏w為主的保護(hù)性氣氛，并在球磨機(jī)的水冷套中通入15～100℃的水或油，控制不同階段的轉(zhuǎn)速，對(duì)合金粉進(jìn)行研磨、分散、改性和分級(jí)，從而制得-300目～-1500目的銅金粉。該方法革除了傳統(tǒng)方法的退火流程，采取適當(dāng)?shù)难心スに噮?shù)，具有生產(chǎn)流程短、生產(chǎn)效率高、工藝穩(wěn)定、得到的粉體材料具有良好片狀化效果和很好表面性能等優(yōu)點(diǎn)。本方法亦可用于鋅、鋁混合球磨及其合金粉等需控制氧化程度的粉體的生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B22F1/00GK102151835SQ201110064399
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者王開(kāi)軍, 蔣昱東, 蔡曉蘭, 裴志明 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)