[發(fā)明專利]一種金屬料體及其制備方法和應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710343975.8
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107159878A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設計）人: 侯春樹;周龍金
• 申請（專利權）人: 昆山卡德姆新材料科技有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F3/115
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟

技術領域

本發(fā)明涉及金屬粉體材料制備領域，具體涉及一種金屬料體及其制備方法和應用。

背景技術

金屬及其合金材料在空氣中極易被氧化，在表面形成氧化膜，氧化膜的存在會影響金屬材料的燒結性能。

以鋁及鋁合金為例，室溫下，塊狀鋁合金表面氧化膜為10-20μm，而霧化法制備出的鋁合金粉末，其氧化膜的厚度達到50-150μm，且為非晶態(tài)或水合物，性質非常穩(wěn)定，高溫下難以分解。常規(guī)條件下燒結時，鋁金屬原子不能擴散穿過這層連續(xù)且致密的氧化膜，粉末顆粒之間不能互相融合長大，難以消除孔隙以使制品達到致密化。

現(xiàn)有技術中一般通過破壞金屬材料表面的氧化膜或液相燒結的方法來改善鋁及鋁合金的燒結性能。

所述破壞表面的氧化膜的方式主要為方面有下列方式：(1)添加鎂金屬進行固相反應燒結：鎂的活性遠大于鋁，其氧化物形成的自由能比Al₂O₃要小得多，因此，鎂添加劑應用于鋁合金的粉末燒結中，可以將Al₂O₃還原成純金屬鋁，生成鎂鋁尖晶石結構的氧化物。鎂在鋁基體中擴散，使體積發(fā)生改變，在氧化膜上產生剪切力，最終破壞氧化膜，有利于原子的擴散和燒結的順利進行，提高鋁合金的密度。然而經研究發(fā)現(xiàn)。鋁合金中鎂的添加量要達到0.15％才能引起燒結體積的收縮，實現(xiàn)對氧化膜的有效消除，同時起到固溶強化的作用。(2)還原氣氛燒結：在還原性氣氛下燒結時，顆粒周圍的還原性氣體與Al₂O₃反應，置換出金屬鋁。常用的還原氣體氫氣是非常活潑的化學元素。與金屬氧化物能發(fā)生置換反應。同樣，氫氣也能與氧化物Al₂O₃發(fā)生反應，燒結過程中，Al₂O₃薄膜通過不斷反應而逐漸減薄，從而使顆粒間的鋁原子擴散得以進行，使塊狀材料變的致密。然而氫氣存在安全隱患，還會增加生產成本。

在液相燒結方面有下列方式：金屬及其合金粉末壓坯僅通過固相燒結難以獲得很高的密度，如果在一定的燒結溫度下，低熔組元熔化形成低熔共晶物，由液相引起的物質遷移比固相快，最終液相將填滿燒結體內的空隙，由此可以獲得密度高、性能好的燒結品。然而液相燒結鋁合金制品的添加相必須具備以下條件：(1)低于鋁合金熔點；(2)與鋁不互溶；(3)產生的液相須對鋁合金顆粒表面有良好的潤濕性。常用的添加相有Cu、Sn、Zn、Mg等金屬，或者將這些金屬元素復合添加。

上述的方式都是通過化學反應實現(xiàn)對金屬材料氧化膜的去除，并不能有效避免氧化層的再次產生。去除氧化膜后，所述金屬材料表面會再度被氧化。因此，利用金屬材料進行注塑燒結一直是一個難點，尤其是鋁及鋁合金，其表面極易被氧化，無法在注塑燒結工藝中使用。

發(fā)明內容

鑒于現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種金屬料體及其制備方法和應用，彌補了目前利用化學反應方式去除金屬氧化膜技術中存在的不足，能夠有效避免金屬材料表面氧化層的再次產生。同時，得到的金屬料體可以與注塑燒結工藝完美結合，尤其是實現(xiàn)了將鋁及鋁合金引入注塑燒結工藝，能夠制備出性能更好的產品，獲得更大的經濟效益。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種金屬料體的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將金屬材料粉體與高分子材料和溶劑混合，在容器中利用機械力的作用去除粉體表面包覆的氧化層，得到混合物；

(2)除去步驟(1)得到的混合物中的溶劑，得到經高分子材料包覆的金屬材料粉體；

(3)將步驟(2)得到的高分子材料包覆的金屬材料粉體進行造粒；

(4)步驟(3)所述造粒完成后，將得到的顆粒烘烤成型，得到高分子材料完全包覆的金屬料體。

本發(fā)明通過使金屬材料粉體在與高分子材料和溶劑混合的狀態(tài)下，利用機械力使表面氧化層因顆粒間摩擦而脫落，同時因粉體浸在溶劑內，可以保持金屬材質避免二次氧化產生。彌補了目前利用化學反應方式去除金屬氧化膜技術中存在的不足，能夠有效避免金屬材料表面氧化層的再次產生。

通過后續(xù)的去除溶劑、造粒以及烘烤成型的操作，得到了高分子材料完全包覆的金屬料體。由于高分子材料的隔絕作用，所述金屬料體不會被氧化，進而可以應用于注塑燒結工藝中。

根據本發(fā)明，步驟(1)所述金屬材料為純金屬和/或其對應的合金。