粉末冶金工艺.doc

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1、冶金粉末生产工艺生产金属粉末的主要方法，按重要性依序为，（a）液态金属雾化；（b）化学反应（金属氧化物还原反应）；（c）（金属盐）电解沉积；（d）固态材料机械加工（如研磨法，用于脆性金属，只能热固结，不能冷压成形；冷流冲击法）。各种金属粉末的生产方法1．液态金属雾化雾化原理：许多雾化法都是采用双液流：一为液态金属流，一为液体或气体流。用后者冲击液态金属流，将之破碎成金属液滴，随后凝固成粉末颗粒。对于制取铁、钢粉末，一般用水或油作为冲击流体；对于某些特殊金属和／或应用，则采用空气、水蒸气或惰性气体作

2、为冲击流体；对于其他金属，用惰性气体氮、氩或氦作为雾化介质；在某些场合，采用水蒸气。图3-1与图3-2分别为气雾化与水雾化装置示意图。熔点较低的金属（如锡和铝）通常采用气体雾化。对于高熔点合金，诸如高温合金与工具钢，采用惰性气体，特别是氩气，作为雾化介质气体进行雾化，防止金属氧化。鉴于液体介质的散热速率比气体高得多，故用液体介质雾化容易制得不规则的颗粒。因此，生产粉末冶金结构零件用的铁粉、钢粉、铜粉及不锈钢粉，通常都是用水雾化法生产。这主要是因为不规则形状的颗粒粉末用一般刚性磨具压制成形后，借助于

3、粉末颗粒间的相互联结，生坯具有足够高的强度，便于搬运。在工业上用水雾化法生产不锈钢粉时，是在一个用氮气吹洗的雾化筒内，用压力为的高压水喷射流雾化不锈钢液流生产的。图3-6为水雾化不锈钢粉颗粒的扫描电镜照片。铁粉与铜粉也在用水雾化法生产。图3-7为水雾化铜粉颗粒的光学显微镜照片。雾化铜粉颗粒的不规则形状，是在雾化过程中由细小的球形颗粒聚结形成的。对于含锰与铬的铁合金，用水雾化法生产的粉末会在颗粒表面形成锰与铬的氧化物，这些氧化物在随后的退火作业中难以被还原。解决这个问题的方法之一是，用油作为雾化介质

4、，以之雾化含锰或铬的铁合金熔体。因此，也称之为油雾化法。特种雾化方法：2．用化学反应法制取金属粉末在金属粉末生产中，最常用的化学反应法是氧化物还原法，通常用这种方法制取铁粉、铜粉、钻粉、钨粉及钼粉。用一种金属从水溶液中替换出另外一种金属的过程叫做金属置换。用金属置换法可制取铜粉、铅粉、锡粉、银粉及金粉等。取铜粉、铅粉、锡粉、银粉及金粉等。从热力学上讲，只能用负电位较大的金属去置换溶液中正电位较大的金属。反应的通式为：Me12++Me2=Me1+Me22+例如用铁置换铜粉CuSO4+Fe=Cu+Fe

5、SO43.电解沉积电解制取金属粉末的原理是，溶液中通以直流电时，于金属盐水溶液中离解的金属离子在阴极上放电，反应式为：Men++ne-=Me金属离子一般来源于金属阳极和含这种金属的盐的电解液。但是，采用不溶解阳极时，金属离子就只能靠电解液供给。用电解沉积法生产金属粉末已有几十年的历史。可是电解金属粉末的价格较高。比如电解铁粉与铜粉，当用雾化法能生产出具有适当纯度的铜粉与铁粉时，电解粉末的生产很快就衰落了.4.固态材料机械粉碎法主要包括机械粉碎法和冷流冲击法冶金粉末特性包括冶金粉末的粒度，颗粒形状、

6、粒度分布、化学成分、粉末颗粒组织、金属粉末的松装密度与流动性、金属粉末的振实密度、压缩性、生坯密度和压缩比、自燃性、爆炸性及毒性等重要参数。松装密度是粉末自然地充满规定容器时单位容积的粉末质量，即除重力外，不受任何力作用的松散粉末的密度。松装密度可用流速计、测试仪和容量计测定。粉末的振实密度是以一定方式振动后粉末的密度，因此振实密度大于松装密度。测定振实密度时，取标准质量的粉末并用机械或人工振实。压缩性是指在单轴方向载荷作用下松散粉末致密化的能力，一般表示为在规定条件下，用规定的压力，在规定尺寸的

7、模具中，由粉末压制成的压坯的生坯密度。压缩比是松装粉末的体积对压坯体积之比，即生坯密度对松装密度之比。为了正确设计模具，必须知道压缩比。粉末冶金工艺1.压制用粉末冶金生产结构零件的第一个重要工序一般是压制。在压制过程中，用一个或几个模冲将阴模中的粉末颗粒压缩在一起。如果阴模和模冲是仿形的，则得到的粉末压坯就具有最终零件的几何形状特征。对于大多数实际应用，压坯在烧结之前强度低，不能直接使用。但是，压制这一重要工序不仅制成了零件的几何形状，还将影响零件的烧结、零件的最终强度以及压坯尺寸在烧结过程中是否

8、发生明显变化。单轴向压制：金属粉末在刚性模具中在较慢速度下的单轴向压制，即作用在粉末体上的压力是由上模冲，或者是由上、下模冲同时施加的，这称为常规压制。常规压制是一种最广泛使用的粉末固结方法。步骤：（1）混合在用刚性模具压制成形以前，一般都要将不同的金属粉末进行混合，例如用于制作自润滑青铜轴承的铜粉和锡粉，或用于制作结构零件的铁粉、铜粉和石墨粉。即使零件是由一种金属粉末制作的，一般在压制前也要将粉末与润滑剂混合均匀。（2）润滑粉末在刚性模具中压制成零件时，必须进行润滑以减小压坯与阴