[發明專利]制備金屬薄片的方法

無效

• 申請號: 200580051798.1
• 申請日: 2005-08-12
• 公開（公告）號: CN101282804A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 伊恩·羅伯特·惠勒
• 申請（專利權）人: 唐維科（1198）公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;B22F9/04;B22F1/00;C09C1/62
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司
• 代理人: 臧建明

技術領域

本發明涉及一種噴射方法。本發明進一步涉及扁平的金屬微粒，尤其是作為功能性填料和顏料時，本發明還涉及它們的制備和使用方法。

背景技術

術語霧化金屬粉末是用在工業中以指有些球形的微粒。從而他們區別于扁平的金屬微粒，尤其是區別于金屬顏料工業的那些扁平的金屬微粒，它們通常被稱為薄片。

在金屬薄片中，鋁和金青銅(銅和鋅的合金)被最廣泛地制造，但是銅、金、鐵、鎳、銀、不銹鋼、錫和鋅薄片都是商業上可利用的。鋁和金青銅顏料的應用主要是分別為油漆、油墨、粉末涂層和塑料著銀或金色。它們和銅、金、鐵、鎳、銀、不銹鋼、錫和鋅金屬薄片也可能有功能性特性，如導電性、熱和光反射、防潮或阻燃性。

從常規霧化金屬粉末中制備金屬薄片顏料在專利文獻中被很好證明。該顏料可以在完全沒有溶劑時通過干法球磨方法被制備出來，但是這在應用于反應性的金屬，如在用于鋁的情況下是有危害的，因為干燥薄片產品有污染和/或爆炸特性。對于這類金屬，干法碾磨已大量地被濕球碾磨方法取代，在濕球碾磨方法中金屬粉末與有機液體，如礦物油精和少量的潤滑劑，一起被碾磨。在球磨中研磨劑的串連作用導致大體上球形的金屬粉末得以變平為薄片，該薄片具有從約15∶1到約150∶1左右，甚至高達250∶1且更大的縱橫比(最大尺寸與最小尺寸的比值)。該潤滑劑的功能是要防止在研磨劑的影響下可能發生在相鄰薄片間的冷焊。

舊的制備方法制造帶有角邊緣和不平坦表面的薄片，在工藝中被稱為“玉米片”。一更近期的與鋁有關的發展是所謂的“銀元”薄片。這些通過更圓滑的邊緣、更光滑、更平坦的表面和通常更窄的粒度分布而被區分出來。因此，它們具有比玉米片更明亮的、更白的和更合意的外觀。

不論碾磨的方法，最常見的起始材料是霧化金屬粉末。霧化金屬粉末是通過熔化大塊金屬，然后利用高度壓縮氣體不斷地迫使它通過一噴嘴來制備的。在這種方式中，大塊金屬被轉化為大量細粉末微粒，它們的形狀、中值粒徑和粒度分布取決于如金屬類型、霧化溫度、壓縮氣體的類型和壓力這樣的因素。霧化方法已經被熟知很多年。舉例來說，在美國專利1306060中描述有一早期裝置。使用的氣體的性質極大地影響衍生粉末的幾何形狀和表面拋光。因此空氣霧化導致粉末具有不規則的形狀和表面，而惰性氣體，如氬或氮，能提供具有平滑表面的大體上球形的粉末。

這種霧化方法具有兩個共同的特征。第一，它在技術上難以生產出高產量的中值粒徑小于約10微米的金屬粉末。這種細粉末特別地被粉末冶金、火箭推進物和高遮蓋力(不透明)的金屬薄片顏料的制備所追求。在實踐中，這種細微粒尺寸百分比可能占霧化材料的比例不多于20％，通過篩分或離心分級從粗糙的粉末中分離出來。在一些反應性的金屬的情況下，如鋁，該操作必須在一惰性環境中被進行，以避免爆炸的可能性。

傳統霧化方法展現的第二個特征是具有寬粒度分布的粉末的產生。一典型的分布顯示在表1中，其說明一商業上可利用的、具有39.63微米的中值粒徑(D₅₀)、14.41微米的D₁₀和80.78微米的D₉₀的鋁粉末。因此跨度是1.67，該跨度被定義為D₉₀減去D₁₀再被D₅₀除，典型地表現了這個廣泛的粒度分布的特點。

細粉末制備和寬粒度分布的兩大局限性在霧化粉末制備成的金屬薄片的特征上具有一必然的限制作用。

狹窄的粒度分布是一非常令人想要的金屬薄片顏料的特性。過細的薄片，如那些直徑高達約2微米的薄片，增加了不透明性或遮蓋力，但是那些過細的薄片大體上不如較大的薄片明亮。較粗糙的薄片，例如那些薄片直徑超過30微米的，可能在現代涂層中展現不合意的光澤度，其中平滑的視覺效果是渴望獲得的。大薄片大體上已減少了不透明性，且也引起了應用中的問題。例如，當使用于油墨中時，它們可能阻塞凹版印刷機中的細小空間。

為了獲得窄的粒度分布，慣例是使碾磨的產品經過顆粒偏析過程，如經過干法或濕法篩選，以從過大的和/或過小的薄片中分離出需要的顆粒尺寸范圍。這樣可以獲得更明亮、更平滑和更合意的金屬外觀。這種顆粒偏析過程增加了所需產品的成本，因為除去的材料可能沒有或者被限制了商業用途。在實踐中，過大尺寸的材料時常被返回到碾磨裝置中，以被進一步磨碎成合意的顆粒尺寸范圍。