[發(fā)明專利]超高壓水霧化制備低氧含量微細金剛石制品用預(yù)合金粉末的方法

無效

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• 申請日: 2011-10-22
• 公開（公告）號: CN103056374A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 儲志強;黃圣坤;曾歸余;肖明清;余勇
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南省冶金材料研究所
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;B22F1/00
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬粉末材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種超高壓水霧化制備低氧含量微細金剛石制品用預(yù)合金粉末的方法。

背景技術(shù)

自第二次世界大戰(zhàn)期間開始生產(chǎn)霧化鐵粉以來，霧化制粉技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，成為目前制備粉末最重要的方法之一。霧化法可以制取鉛、錫、鋁、鋅、銅、鎳、鈷等單質(zhì)金屬粉末，也可以制取青銅、黃銅、合金鋼、不銹鋼等預(yù)合金粉末。與電解法、還原法、機械粉碎混合法相比，霧化法因熔煉過程保證了金屬元素的完全預(yù)合金化，消除了成份偏析，加上成份配方調(diào)整方便，因此霧化法是制備預(yù)合金粉末最有效的生產(chǎn)方法。現(xiàn)代粉末冶金工業(yè)中使用的大部分單質(zhì)金屬和預(yù)合金粉末均是采用霧化技術(shù)生產(chǎn)的。根據(jù)霧化介質(zhì)的不同，霧化法可分為氣霧化法和水霧化法。

盡管現(xiàn)行常規(guī)氣霧化法和水霧化法是制備金屬粉末廣泛采用的方法，但其制備的金屬粉末質(zhì)量和性能上仍存在很多不足之處，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)粉末氧含量高，約2000～5000ppm；(2)平均粒徑粗，約50～100μm；(3)粉末形貌難于控制，氣霧化法生產(chǎn)的粉末形貌主要呈球形態(tài)，水霧化法制備的粉末形貌呈不規(guī)則態(tài)，一套霧化設(shè)備難以根據(jù)用戶的要求進行產(chǎn)品顆粒形貌的調(diào)整；(4)制備的粉末在儲存、使用過程中容易發(fā)生二次氧化污染，大大降低了粉末的使用性能。

隨著金剛石制品行業(yè)的不斷發(fā)展，對制品胎體粉末材料的品種、性能、成本等方面的要求越來越苛刻，胎體粉末的制備朝著高純、微細、預(yù)合金化、形貌可控的方向發(fā)展。近十多年來，金剛石制品新技術(shù)迅猛發(fā)展，金剛石制品行業(yè)對胎體粉末材料提出了更高和更嚴格的要求，急需氧含量低、粒度微細、成份均勻無偏析、顆粒形貌可控的高性能預(yù)合金粉末原料，現(xiàn)行常規(guī)霧化工藝和其他工藝方法制備的預(yù)合金粉末越來越難以適應(yīng)金剛石制品行業(yè)發(fā)展的需要。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于克服以上缺點，提供一種超高壓水霧化制備低氧含量微細預(yù)合金粉末的方法，其技術(shù)路線先進可靠，工藝設(shè)備簡單，連續(xù)性強，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品性能好，適合于工業(yè)化生產(chǎn)并可廣泛應(yīng)用于粉末冶金行業(yè)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計方案：

超高壓水霧化法制備低氧含量微細金剛石制品用預(yù)合金粉末方法的基本原理：通過水霧化動力裝置和霧化噴嘴噴射出來的超高壓水射流介質(zhì)流體沖擊熔體金屬或合金熔體，克服熔體金屬原子間的鍵合力，使調(diào)整介質(zhì)流體的動能轉(zhuǎn)化為金屬熔體增大總表面積的表面能，并實現(xiàn)金屬或合金熔體碎裂為粉末的過程。本法中超高壓水射流介質(zhì)流體不同于傳統(tǒng)水霧化的圓錐形射流，它不集中于噴嘴的幾何焦點上，而是在焦點附近形成空洞，并在聚成縮頸后對稱地形成回旋射流。常規(guī)水霧化法水射流的壓力為：8～20MPa，霧化過程冷卻速率為：10²～10⁴K/s，超高壓水霧化水射流的壓力為：50～70MPa，霧化過程冷卻速率為：10⁴～10⁶K/s通過霧化噴嘴產(chǎn)生的超高壓水射流將流出漏管的液態(tài)金屬流體粉碎成微細金屬的液滴，并通過對流方式散熱而急速冷卻凝固成低氧含量、粒度微細、形貌可控的金屬粉末，超高壓的水射流介質(zhì)既是使金屬液流擊碎的動力源，同時又是制備金屬粉末的冷卻劑，制備的粉末采用TZYJ緩蝕劑經(jīng)進一步緩蝕處理后，粉末表面形成一層連續(xù)致密的疏水薄膜，可以防止粉末在儲存，使用過程中的二次氧化污染。

一種超高壓水霧化制備低氧含量微細金剛石制品用預(yù)合金粉末的方法，其特征在于具有下述工藝過程：

(1)熔煉過程添加惰性保護介質(zhì)以防止合金在熔融過程的氧化，金屬熔體的過熱度為：80～150℃。

(2)霧化過程水壓為：50～70MPa，水流量對金屬流量之比為：2∶1～7∶1，霧化冷卻速率為：10⁴～10⁶K/s，水射流介質(zhì)的回旋角度范圍為：0.2～0.70rad。

(3)霧化桶采用雙層不銹鋼水套冷卻結(jié)構(gòu)，采用循環(huán)水冷卻桶體。

(4)控制預(yù)合金粉末的球化時間和凝固時間，達到制備不同形貌預(yù)合金粉末的目的。當(dāng)球化時間大于凝固時間時，金屬熔滴來不及成球就凝固了，粉末顆粒呈不規(guī)則形態(tài)；當(dāng)球化時間小于凝固時間時，金屬熔滴在凝固前有充足的時間球化，粉末顆粒呈球形態(tài)；當(dāng)球化時間和凝固時間接近時，粉末顆粒呈類球形態(tài)。

(5)霧化制備的粉末經(jīng)濃度為0.4％～0.8％的TZYJ緩蝕劑溶液緩蝕處理干燥后，粉末表面形成一層連續(xù)致密的疏水薄膜，可以防止粉末在儲備和使用過程中的二次氧化污染。本發(fā)明具有以下優(yōu)點：