粉末冶金厂家每天都会使用很多原料,比如连云港东睦新材料有限公司每天生产的粉末冶金产品大概就需要几十吨的金属粉末。整个东睦集团每天使用金属粉末重量都是一个非常大的数字。而这些铁粉是怎么来的,通常分为四种。液态金属雾化、化学反应、电解沉积及机械粉碎法。其中应用最广的金属粉末制作方法就是液态金属雾化法。
雾化时,液态金属流被雾化介质流体破碎成小液滴,其随后凝固成粉末颗粒。下面连云港东睦新材料有限公司技术员葛工讲解雾化的原理和各种金属,特别是雾化铁粉的详细情况。
其雾化的原理是采用双液流:一为液态金属流,一为液体或气体流。用气体冲击液态金属流,让它成为金属液体状,随后凝固变成了粉末颗粒状。如果是制造铁和钢的粉末时候,采用的是水和油作为冲击物。其他特殊的金属也有可能选择空气、水蒸气及惰性气体(氩氮氦等气体)等作为冲击物,使溶体成为颗粒状,工作原理如下图所示。
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雾化过程中,雾化冲击物遇到溶解体中的金属时,其动能会变成水滴的表面能。雾介质流体的有效能量、流体能量的转换效率、液体金属的表面能和两种流体的相对质量流速都是决定制造粉末的粒径、粒子形状和粒度分布的因素。
制造铁的化学反应法是通过金属的化合物反应制作的。对于这种方法,工业首先采用的是还原金属氧化物。制造金属粉末的其他化学反应方法还包括分解用金属盐水溶液沉淀的金属粉末和气体金属化合物等金属碳基化合物。
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一般来说,电解沉积用于涂层金属涂层,如电镀,但金属也可以粉末状沉积在电解槽上。工业一直用这种方法生产铜粉和铁。用机械粉碎法生产粉末,例如研磨法通常只能用于脆性金属,也可以用于将脆性金属间化合物或脆性处理的金属制成粉末。
制作颗粒细雾粉,总结以下几个步骤。
1.在高速和高质量油率下,利用高压流体最大限度地提高雾介质流体的能量,雾流体需要提高粘度、密度和热容量。
2.最大限度地减少冲击前流体的自由行为距离,最大限度地提高能量结合效率。
3.最大限度地提高雾化介质流体对液体金属质量流动的比率。
4.可以提高金属过热,使液体金属的粘度和表面最小化。
液体金属形成水滴后,表面张力作用导致水滴形成球形。因为球形表面积最小。如果水滴的热量慢慢消失,它就有足够的时间形成球形。但是,快速冷却的水滴在变成球形之前会变硬,形成非常不规则的形状。气体的散热速度比液体慢得多,所以雾过程中使用的雾介质流体对凝固粒子的形状有很大的影响
响起来。另外,雾时的热损失还会影响粒子的球形化程度。因此,液体金属(如密度、比热和熔点)的性能是影响粒子形状的重要参数。最后,雾介质流体会与熔融金属发生化学反应。对形成有害氧化物或纯度高的合金,应使用惰性气体雾。
除了液体雾化外,还有空气雾化、水蒸气雾化、油雾化、惰性气体(氩、氮、氦等气体)雾化等物质作为雾化介质。下面简单分析一下以上几个雾化生产的粉末冶金原材料。
1.空气雾化
粉末冶金原材料锡和铝通常采用空气雾化。由于空气雾化粉末形状不规则,比机械破碎发生产的粉末冶金原材料金属粉末更适合于压制成型。虽然,空气散热率小,但是对于熔点电的金属材料,空气雾化散热冷却的效果已经足够使用了。
2.水蒸汽雾化
由于水蒸气介质的散热效果比空气雾化的要好,所以可以生产的粉末冶金原材料的熔点高一点, 比如铁、钢、铜、不锈钢等金属粉末,同样水蒸气雾化容易制取不规则的颗粒,在压制方面也是非常容易成形,生坯的强度自然也就很高,因此在制作粉末冶金原料上水蒸气雾化使用的频率也非常的多。
3.油雾化
油雾化主要针对于生产锰和金属铬粉,因为使用比的雾化介质生产这些粉末,会在颗粒的表面形成氧化物,比如水蒸气雾化和空气雾化。解决这个方法则选用油雾化方式。用油的目的主要是防止氧化,通常选用动物油、植物油、矿物油等,目前粉厂生产厂家基本也不用这样方式制作了。