一種金屬粉末材料脫氧還原工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬粉末材料生產(chǎn)中的脫氧還原工藝，用于金屬粉末材料的生產(chǎn)中。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]金屬粉末作為粉末冶金法生產(chǎn)各種機(jī)械結(jié)構(gòu)零件和作為功能材料的關(guān)鍵基礎(chǔ)原材料有著廣泛的使用，例如:銅及銅合金粉末產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于銅基機(jī)械機(jī)構(gòu)零件，含油軸承，熱超導(dǎo)器件，熱交換器，金剛石工具，導(dǎo)電材料等行業(yè)。高性能銅基粉末原材料和銅基包覆粉末原材料主要表征有低氧含量要求，通常氧含量小于0.2%，粉末粒度小，粉末顆粒之間的無粘結(jié)，無團(tuán)結(jié)，分散性好。
[0004]目前，傳統(tǒng)金屬粉末材料的生產(chǎn)方法有高壓水霧化法，電解法生產(chǎn)和化學(xué)反應(yīng)共沉積法等。目前采用這些方法生產(chǎn)的粉末材料后續(xù)都要進(jìn)行脫水、烘干、脫氧還原三個(gè)獨(dú)立步驟，以降低粉末材料的氧含量；該類工藝生產(chǎn)過程中的脫水、烘干工序后等待粉料的脫氧還原之前的儲(chǔ)運(yùn)階段，會(huì)形成二次氧化，導(dǎo)致脫氧降低粉末材料氧含量更困難，而且加熱脫氧還原時(shí)粉末之間有團(tuán)聚燒結(jié)現(xiàn)象，成品粉末板結(jié)嚴(yán)重，即使再次機(jī)械破碎也難以分散，粉末形貌也被破壞，其氧含量偏高，粉末材料品質(zhì)差。采用上述方法生產(chǎn)銅基粉末材料的過程中難以解決這方面品質(zhì)問題就是典型案例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決脫氧還原時(shí)粉末顆粒之間燒結(jié)，成品粉末板結(jié)團(tuán)聚，即使再次機(jī)械破碎也難以分散，而且粉末形貌也被破壞，其氧含量偏高，粉末材料品質(zhì)差的缺點(diǎn)，本發(fā)明開發(fā)出了一種低溫條件下脫水、烘干、脫氧還原一體的粉末制備新工藝方法。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明采用的粉末材料烘干脫氧還原工藝技術(shù)方案是:經(jīng)過高壓水霧化法和電解法生產(chǎn)、或者化學(xué)反應(yīng)共沉積法生產(chǎn)制備的大量含水的金屬粉末產(chǎn)品，為得到低氧含量的粉末材料產(chǎn)品，含水濕粉料不經(jīng)過脫水、烘干、脫氧還原三個(gè)獨(dú)立過程，而是直接進(jìn)入一體式烘干脫氧還原設(shè)備中，如推桿式還原爐、網(wǎng)帶式還原爐、或其它連續(xù)式及間歇式脫氧還原設(shè)備中；設(shè)備的工作區(qū)內(nèi)通入脫氧還原性氣體，如氫氣，一氧化碳?xì)怏w等；脫水、烘干、脫氧還原工藝過程在保護(hù)氣氛或脫氧氣氛下，以及不同溫度階段下連續(xù)不間斷完成。
[0007]不銹鋼料盤中大量含水的粉料，水覆蓋于粉料之上，直接進(jìn)入一體式烘干脫氧還原設(shè)備中，含水粉料在前期烘干階段，因?yàn)槭枪桃夯旌衔?，水份蒸發(fā)時(shí)在粉料之間形成大量的孔隙，使粉料層為疏松多孔隙狀態(tài)，粉末材料層形成疏松互通的大量氣孔洞，此狀態(tài)下還原氣體在粉料中更容易均勻滲透，深入物料底層，粉料與還原氣氛充分接觸，如粉末顆粒與氫氣結(jié)合發(fā)生還原反應(yīng)，這樣反應(yīng)更充分，反應(yīng)時(shí)間更短；由于粉料層孔隙度大，脫氧還原反應(yīng)溫度可以更低，因而粉料不會(huì)發(fā)生燒結(jié)團(tuán)聚板結(jié)，粉末材料的分散性好，含氧量更低，粉末品質(zhì)更尚。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:提供了一種金屬粉末材料脫氧還原工藝，解決當(dāng)前粉末材料加熱脫氧還原過程中的燒結(jié)團(tuán)聚，氧含量偏高，粉末質(zhì)量差的缺陷；此工藝脫氧還原效率顯著提高，粉末材料氧含量低，粉末顆粒的分散性好。
[0009]
【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明
圖1是本發(fā)明工藝與傳統(tǒng)粉末材料脫氧還原工藝對(duì)比圖。
[0011 ] ①傳統(tǒng)工藝方法技術(shù)路徑；
②本發(fā)明工藝方法技術(shù)路徑。
[0012]
圖2是本發(fā)明脫氧還原工藝中粉末材料裝料示意圖。
[0013]圖中:1.料盤，2.水密封，3.粉料。
[0014]
【具體實(shí)施方式】
[0015]本實(shí)施例用于說明一種金屬粉末材料脫氧還原工藝。
[0016]如圖1是本發(fā)明工藝與傳統(tǒng)工藝對(duì)比圖，下面結(jié)合圖2本發(fā)明粉末材料裝料示意圖，介紹此工藝的粉料裝盤和烘干脫氧還原工藝方案原理。
[0017]半導(dǎo)體芯片散熱模塊組件熱導(dǎo)管生產(chǎn)用純銅粉末采用高壓水霧化法生產(chǎn)，熱導(dǎo)管用銅粉末在細(xì)銅管內(nèi)灌裝燒結(jié)形成銅管內(nèi)壁一定厚度的銅粉末多孔連通燒結(jié)層，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就要求原材料銅粉末的分散性要特別好，氧含量也要低；傳統(tǒng)工藝方法的脫氧還原工藝為了滿足銅粉末材料低氧含量要求(小于0.2%的氧含量)，要提高還原反應(yīng)溫度，這樣會(huì)導(dǎo)致粉末顆粒表面燒結(jié)團(tuán)聚，即使采用破碎工藝也難完全分散微細(xì)粉末顆粒；而為了減少粉末燒結(jié)團(tuán)聚降低脫氧還原反應(yīng)溫度，銅粉末氧含量又不能滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；這是目前生產(chǎn)高品質(zhì)熱導(dǎo)管用銅粉末的一個(gè)技術(shù)困惱。
[0018]本發(fā)明采用的粉末脫氧還原新工藝，首先將高壓水霧化法制備的純銅粉末，經(jīng)離心機(jī)輕微脫水得到的含水粉料3放入料盤I當(dāng)中，根據(jù)實(shí)際粉料含水量看是否加入水，形成水封層2。如圖2所示的粉料烘干脫氧還原方法，省去傳統(tǒng)工藝的脫水、烘干獨(dú)立步驟，也節(jié)約這兩種設(shè)備投產(chǎn)成本，水封層2對(duì)粉料3進(jìn)行氧氣隔絕，防止脫水烘干后存儲(chǔ)的二次氧化發(fā)生；料盤I直接進(jìn)入一體式烘干脫氧還原設(shè)備中，含水粉料在前期烘干階段，因?yàn)槭枪桃夯旌衔?，水分蒸發(fā)時(shí)在粉料3之間形成大量的空隙，使粉料3為疏松孔隙狀態(tài)，粉料層3會(huì)形成疏松互通的大量氣孔洞，此狀態(tài)下還原氣體在粉料3中更容易均勻滲透，深入物料3底層，粉料3與還原氣氛充分接觸，如粉末顆粒與氫氣結(jié)合發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)耗時(shí)更短，從一體式烘干脫氧還原設(shè)備中出料后由于粉料層3孔隙度大，脫氧還原溫度可以更低，因而物料3不會(huì)產(chǎn)生燒結(jié)團(tuán)聚現(xiàn)象，含氧量更低，粉末品質(zhì)更高。這種新工藝方法制備的純銅粉末材料完全滿足生產(chǎn)熱導(dǎo)管生產(chǎn)所用原材料銅粉末的各項(xiàng)高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬粉末材料脫氧還原工藝，其特征在于:經(jīng)過高壓水霧化法和電解法生產(chǎn)、或者化學(xué)反應(yīng)共沉積法生產(chǎn)制備的大量含水的金屬粉末產(chǎn)品，不經(jīng)過脫水、烘干、脫氧還原三個(gè)獨(dú)立過程，而是直接進(jìn)入一體式烘干脫氧還原設(shè)備中，如推桿式還原爐、網(wǎng)帶式還原爐、或其它連續(xù)式及間歇式脫氧還原設(shè)備中；設(shè)備的工作區(qū)內(nèi)通入脫氧還原性氣體，如氫氣，一氧化碳?xì)怏w等；脫水、烘干、脫氧還原獨(dú)立工藝過程在保護(hù)氣氛或脫氧氣氛下，以及不同溫度階段下連續(xù)不間斷一次性完成，這樣可以獲得低氧含量、粉末材料分散性好的高品質(zhì)金屬粉末原材料。2.按權(quán)利要求1所述的一種金屬粉末材料脫氧還原工藝，其特征在于:不銹鋼料盤中大量含水的粉料，水覆蓋于粉料之上，直接進(jìn)入一體式烘干脫氧還原設(shè)備中，含水粉料在前期烘干階段，因?yàn)槭枪桃夯旌衔铮菡舭l(fā)時(shí)在粉料之間形成大量的孔隙，使粉料層為疏松多孔隙狀態(tài)，粉末材料層形成疏松互通的大量氣孔洞，此狀態(tài)下還原氣體在粉料中更容易均勻滲透，深入物料底層，粉料與還原氣體充分接觸，如粉末顆粒與氫氣結(jié)合發(fā)生化學(xué)還原反應(yīng)，這樣反應(yīng)更充分，反應(yīng)時(shí)間更短；由于粉料層孔隙度大，脫氧還原反應(yīng)溫度可以更低，因而粉料不會(huì)發(fā)生燒結(jié)團(tuán)聚板結(jié)，粉末材料分散性好，含氧量更低，粉末品質(zhì)更高。
【專利摘要】一種金屬粉末材料脫氧還原工藝，將高壓水霧化法生產(chǎn)得到的含水的金屬粉末材料，或電解法、化學(xué)反應(yīng)共沉積法生產(chǎn)經(jīng)洗凈酸堿而得到的含水的金屬粉末材料放入料盤當(dāng)中，根據(jù)實(shí)際粉料含水量看是否加入水，形成料盤水封層（見摘要附圖），省去傳統(tǒng)工藝過程中脫水、烘干等獨(dú)立步驟，直接送入一體式烘干脫氧還原設(shè)備中進(jìn)行粉末材料的烘干脫氧還原工序。本發(fā)明的有益效果是：脫氧還原效率顯著提高，粉末材料氧含量低，而且可以降低脫氧還原反應(yīng)的加熱溫度；還原反應(yīng)溫度低，減少了粉末材料脫氧還原處理時(shí)的粉末燒結(jié)團(tuán)聚，粉末顆粒的分散性好。
【IPC分類】B22F9/22, B22F1/00
【公開號(hào)】CN105057655
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510501573
【發(fā)明人】王利民, 袁按穩(wěn)
【申請(qǐng)人】湖南久泰冶金科技有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月17日