CN100581685C

CN100581685C - 一种核/壳结构的铝铟锡合金粉体及其制备方法

Info

Publication number: CN100581685C
Application number: CN200810071575A
Authority: CN
Inventors: 王翠萍; 刘兴军; 郁炎
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2008-08-13
Filing date: 2008-08-13
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2028-08-13
Also published as: CN101337274A

Abstract

一种核/壳结构的铝铟锡合金粉体及其制备方法，涉及一种核/壳结构的合金粉体，尤其是涉及一种核/壳结构的铝铟锡合金粉体及其制备方法。提供一种具有低熔点和高导热性的核/壳结构的铝铟锡合金粉体及其制备方法。其核为铝锡基合金核，壳为铟锡基合金壳。按质量百分数，核/壳结构的铝铟锡合金粉体的成分为：Sn：13%～23%，In：38%～43%，余为铝。按预先设定的铝铟锡合金粉体的成分，称量铝、铟、锡各金属熔化，得熔化的合金液体；将熔化的合金液体倾倒于受液斗，流入雾化室，用惰性气体吹之，即可得核/壳结构的铝铟锡合金粉体。

Description

一种核/壳结构的铝铟锡合金粉体及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种核/壳结构的合金粉体，尤其是涉及一种核/壳结构的铝铟锡合金粉体及其制备方法。

背景技术

凡熔化温度在310℃以下的合金都称为低熔点合金，其液态流动性好，固态具有一定的硬度和韧性，在电子产品、无铅封装领域和机械制造业均有广泛的应用(1、刘杰.低熔点合金的应用[J].新技术新工艺，1983，1：11-14)。铟锡基合金是环保型低熔点合金中应用比较普遍的一类，是其比较主要的用途之一，例如成分为42.6Bi-17.0Sn-40.4In(at.％)的三元合金可用于制作消防、火灾报警装置中的保险丝、熔断器等感温和热敏组件(2、王吉会，杨亚群，等.Bi-Sn-In控温易熔合金的设计与性能[J].中国有色金属学报，2006，10：1653-1659)；此外，铟锡基合金也可以作为真空密封材料以及玻璃与金属之间的粘结剂(3、王殿华.贵过黄金的铟[J].百科知识，2007，19：20-21)。另外，铝锡基合金是一种综合性能良好的轴承合金，它具有良好的抗粘咬性、耐磨减磨性、耐腐蚀性、耐应性和嵌入性等综合性能，同时又具有密度小、导热性好、承载能力大和疲劳强度高等优越性，因而正愈来愈多的应用以代替传统的锡青铜和巴氏合金。铝锡合金轴承在高速机床和柴油发动机等高速重载机械设备中广泛使用，是当今一种重要的轴承材料(4、高岩，曾建民，司家勇，顾红.铝锡合金摩擦磨损性能的研究[J].铸造，2005，54：591-594)。随着半导体制品和精密仪器趋于小型化和功能化，粉体材料已经越来越多地被直接作为功能材料使用，因而对粉体材料除了机械性能的要求以外，对其功能性的要求也越来越高。低熔点高导热的铝铟锡合金粉体在电子、粉末冶金和机械领域有着广泛的应用前景。因此开发一种满足上述功能复合要求的铝铟锡合金粉体是十分必要的，具有重大的市场价值。

发明内容

本发明的目的是针对铝铟锡合金粉体在功能性上的复合要求，提供一种具有低熔点和高导热性的核/壳结构的铝铟锡合金粉体。

本发明的另一目的是提供一种简单廉价且产业化可行的核/壳结构的铝铟锡合金粉体的制备方法。

本发明的技术方案是利用已发展成熟的雾化法制粉工艺，一次性制备出核/壳结构的铝铟锡合金粉体。

本发明所述的核/壳结构的铝铟锡合金粉体，其核为铝锡基合金核，壳为铟锡基合金壳。

按质量百分数，核/壳结构的铝铟锡合金粉体的成分为：Sn：13％～23％，In：38％～43％，余为铝。

本发明所述的核/壳结构的铝铟锡合金粉体的制备方法包括以下步骤：

1)按预先设定的铝铟锡合金粉体的成分，称量铝、铟、锡各金属熔化，得熔化的合金液体；

2)将熔化的合金液体倾倒于受液斗，流入雾化室，用惰性气体吹之，即可得核/壳结构的铝铟锡合金粉体。

熔化可在真空感应炉内的熔炼装置熔化，真空感应炉的工作频率最好为150～250kHz。惰性气体的流速尽可能快，以便尽可能获得高的温度梯度(粉体核心与外壳之间)。惰性气体最好为氩气或氮气等。

与现有的制备工艺相比，本发明采用雾化法制粉工艺，不仅其工艺简单、成本低、效率高，而且污染少；制备出的核/壳结构的铝铟锡合金粉体，其界面结合良好，可满足对机械性和功能性的双重要求。

附图说明

图1为核/壳结构的铝铟锡合金粉体的横截面组织示意图，核为铝锡基合金((Al，Sn)-rich)核，壳为铟锡基合金((In，Sn)-rich)壳。在图1中，标尺为100μm。

具体实施方式

实施例1

将352g纯铝(纯度为99.9wt.％)，427g纯铟(纯度为99.9wt.％)，221g纯锡(纯度为99.99wt.％)放置于氧化铝坩锅中，然后将氧化铝坩锅放入内置于雾化设备的真空感应炉(电源电压：110V/220VAC；电源频率：50～60Hz；工作频率：150～250kHz)中，关闭炉门后抽真空至真空感应炉内的真空度至1×10^-3Pa，加大电流至上述3种纯金属完全熔化至液体，所得合金液体成分为35.2Al-42.7In-22.1Sn(wt.％)。将熔化了的合金液体(约1kg)倾倒于受液斗，在液体流入雾化室的瞬间，用氩气气流吹之，在雾化室的最下端可得铝铟锡合金粉体。关闭氩气气流阀，同时将电流值减小至零，当雾化设备冷却到常温(约25℃)时，打开充气阀注入空气，至雾化设备内外压强平衡时开启出料门，取出铝铟锡合金粉体，铝铟锡合金粉体的横截面组织示意图见图1，为核/壳结构，核为铝锡基合金((Al，Sn)-rich)核，导热性好而且耐腐蚀性佳，壳为铟锡基合金((In，Sn)-rich)壳，熔点低；并且核壳之间结合良好，可满足对机械性能的要求。

实施例2

将490g纯铝(纯度为99.9wt.％)，380g纯铟(纯度为99.9wt.％)，130g纯锡(纯度为99.99wt.％)放置于氧化铝坩锅中，按实施例1所述的步骤操作，制备所得的铝铟锡合金粉体，其横截面组织图与图1类似，为核/壳结构，核为铝锡基合金((Al，Sn)-rich)核，壳为铟锡基合金((In，Sn)-rich)壳。

实施例3

将440g纯铝(纯度为99.9wt.％)，430g纯铟(纯度为99.9wt.％)，130g纯锡(纯度为99.99wt.％)放置于氧化铝坩锅中，按实施例1所述的步骤操作，制备所得的铝铟锡合金粉体，其横截面组织图与图1类似，为核/壳结构，核为铝锡基合金((Al，Sn)-rich)核，壳为铟锡基合金((In，Sn)-rich)壳。

实施例4

将390g纯铝(纯度为99.9wt.％)，380g纯铟(纯度为99.9wt.％)，230g纯锡(纯度为99.99wt.％)放置于氧化铝坩锅中，按实施例1所述的步骤操作，制备所得的铝铟锡合金粉体，其横截面组织图与图1类似，为核/壳结构，核为铝锡基合金((Al，Sn)-rich)核，壳为铟锡基合金((In，Sn)-rich)壳。

实施例5

将340g纯铝(纯度为99.9wt.％)，430g纯铟(纯度为99.9wt.％)，230g纯锡(纯度为99.99wt.％)放置于氧化铝坩锅中，按实施例1所述的步骤操作，制备所得的铝铟锡合金粉体，其横截面组织图与图1类似，为核/壳结构，核为铝锡基合金((Al，Sn)-rich)核，壳为铟锡基合金((In，Sn)-rich)壳。

实施例6

将412g纯铝(纯度为99.9wt.％)，403g纯铟(纯度为99.9wt.％)，185g纯锡(纯度为99.99wt.％)放置于氧化铝坩锅中，按实施例1所述的步骤操作，制备所得的铝铟锡合金粉体，其横截面组织图与图1类似，为核/壳结构，核为铝锡基合金((Al，Sn)-rich)核，导热性好而且耐腐蚀性佳，壳为铟锡基合金((In，Sn)-rich)壳，熔点低。

Claims

1.一种核/壳结构的铝铟锡合金粉体，其特征在于其核为铝锡基合金核，壳为铟锡基合金壳，按质量百分数，核/壳结构的铝铟锡合金粉体的成分为：Sn：13％～23％，In：38％～43％，余为铝。

2.如权利要求1所述的一种核/壳结构的铝铟锡合金粉体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的一种核/壳结构的铝铟锡合金粉体的制备方法，其特征在于熔化在真空感应炉内的熔炼装置熔化。

4.如权利要求3所述的一种核/壳结构的铝铟锡合金粉体的制备方法，其特征在于真空感应炉的工作频率为150～250kHz。

5.如权利要求2所述的一种核/壳结构的铝铟锡合金粉体的制备方法，其特征在于惰性气体为氩气或氮气。