CN103862029A

CN103862029A - 一种铜粉组合物及其生产方法

Info

Publication number: CN103862029A
Application number: CN201210550534.2A
Authority: CN
Inventors: 蔡双洪; 程东; 张辛; 雷明; 刘海峰
Original assignee: CHONGQING SMELTTED Co Ltd
Current assignee: Chongqing You Yanchongye novel material company limited
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2032-12-18
Also published as: CN103862029B

Abstract

本发明提供了一种铜粉组合物，其特征在于电解铜粉和水雾化铜粉按1:1.2～1.6质量比组成，并提供了其制备方法。本发明得到松装密度为3.5~4.6g/cm³，可用于制作摩擦材料。本发明的铜粉组合物强度大、粒度均一、松装密度增大，具有良好的成型性能。

Description

一种铜粉组合物及其生产方法

技术领域

本发明涉及铜粉生产领域，具体涉及一种用于摩擦材料的特殊铜粉组合物及其制备方法。

背景技术

铜粉经过钢带炉烘干、还原、冷却，再经过振散机、提升机、破碎机，筛粉

机后，循环往复，筛下粉可以得到-200目，-300目的铜粉，筛上物经过160目过筛后，筛上物可以作为含油轴承铜粉，粗铜粉的半成品。

目前的电解铜粉生产工艺难以生产松装密度在3.5~4.6g/cm³之间的产品，电解铜粉+160目筛上物经过二次破碎、筛粉，松装密度还在2.9~3.1g/cm³，仍满足不了松密的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种松装密度在3.5~4.6g/cm³的铜粉组合物，用于摩擦材料。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种铜粉组合物，其特征在于电解铜粉和水雾化铜粉按1:1.2～1.6质量比组成。

优选地，上述铜粉组合物由电解铜粉和水雾化铜粉按1:1.5质量比组成。

为了减小铜粉颗粒搭桥现象，并使表观密度增大，使上述铜粉组合物具有良好的成型性能，上述电解铜粉是指其粒度分布为：+40目：痕；+60目：3%；+120目：70%；+240目：<18%；-240目：<10%。上述水雾化铜粉是指其粒度分布为：+40目：痕；+60目:0-20%；+120目：40-80%；+240目：<15%；-240目：<10%。

为了快速、准确的制备适合需求粒度分布组合铜粉，上述电解铜粉过45目筛得到，上述水雾化铜粉过40目筛得到。为了进一步减小铜粉颗粒搭桥现象，铜粉组合物具有均一的松装密度，上述电解铜粉的松装密度为2.9~3.1g/cm³，上述水雾化铜粉的松装密度为4.3~4.5g/cm³。

本发明的另一目的在于提供上述铜粉组合物的生产方法。此目的是通过以下措施实现的：

上述电解铜粉的生产方法包括铜粉电解、刮粉、洗粉、干燥、还原、破碎、筛分。

为了使电解获得的铜粉粒度、松密恰当，提高电解铜粉压缩强度，并扩大生产量，上述铜粉电解，所述电解条件为：阳极为浇铸的铜阳极板，铜阳极数为13块；阴极为冷轧阴极板，阴极数为12块；电解液为CuSO₄溶液，铜离子浓度：5~8g/L ；硫酸：110~160 g/L，氯离子：≤1mg/L；电解电流密度：1000～1500A/m²；电解液温度：45~60℃。5~8g/L铜离子浓度影响电解铜粉的粒度；110~160 g/L硫酸进一步增强电解液的导电性，减少能耗；1000～1500A/m²电解电流密度影响电解铜粉的粒度，一定程度决定了铜粉的粗细度；温度进一步影响铜粉的微细化。

上述刮粉采用刮粉机刷两上两下，间隔40分钟刮粉一次。

铜粉洗涤过程中，为了保证把酸根洗净，使皂化均匀，上述洗粉，使用BaCl₂溶液检测至无白色沉淀，洗涤脱水后铜粉水份控制在18%-22%，优选为20%。

为了使制得的铜粉粒度更均匀，形状更规则，进一步降低铜粉间空隙，上述还原采用钢带炉，钢带炉依次为烘干段、还原段、冷却段三段。

为了使烘干还原后的铜粉粉块硬度适中，还原充分，并利于后续的筛分破碎，烘干段分为4区，从1区到4区温度分别为550℃、550℃、540℃、540℃；为了防止局部氧化，提高还原的效果，从5区到10区为还原段，温度分别为450℃、420℃、400℃、360℃、330℃、310℃。冷却段冷却后温度为30～40℃。

各段温度如表1所示。

表1

烘干段

还原段

一区

二区

三区

四区

五区

六区

七区

八区

九区

十区

550℃

540℃

450℃

420℃

400℃

360℃

330℃

310℃

为了使各个部分的铜粉均匀受热、均匀还原，并保证还原的效果，钢带炉的控制条件为主氢气42m³/h，主氮气28 m³/h，中间隔离氮气25 m³/h，纯化保护氮气12.5 m³/h，后密封氮气10 m³/h，带速50~250mm/min。

上述水雾化铜粉的制备方法包括熔炼、水雾化、离心脱水、烘干还原、破碎筛分。

上述熔炼温度为1200℃。

上述水雾化高压水水压为20～25MPa，流量为123L/min。

上述烘干还原温度为550℃。

有益效果

1. 本发明得到组合铜粉松装密度为3.5~4.6g/cm³，粒度条件如表2所示，可用于生产摩擦材料。

表2

粒度（目）	+40	+60	+120	+240	-240
						含量（％）	痕	0~20	40~80	<25	<10

2. 本发明操作简单，成本低，工艺流程优化，适合于工业化生产。

3. 本发明的铜粉组合物压坯强度高、粒度均匀、形状规则，表观密度增大，具有良好的成型性能，且成型时压缩比控制在较低程度。

4. 减少了水雾化铜粉的头子率（筛分中筛上物占筛分总量的比率），节约成本，减少资源的消耗，效益佳。

具体实施方式

以下通过实施例来进一步说明本发明，但本发明不局限于这些实施例。

实施例1

本发明铜粉组合物的制备方法，包括以下步骤：

·电解铜粉的制备方法，包括以下步骤：

1. 铜粉电解：阳极为浇铸的铜阳极板，铜阳极数为13块；阴极为冷轧阴极板，阴极数为12块；电解液为CuSO4溶液，铜离子：5g/L ；硫酸：110g/L，氯离子：0.5mg/L；电解电流密度：1000A/m²；电解液温度：45℃。

刮粉：采用刮粉机刷两上两下，间隔40分钟刮粉一次。

2. 洗粉：采用3吨容量的过滤洗涤机，洗粉至用BaCl₂检测无白色沉淀为止，水分控制在18%。

3. 干燥、还原：采用钢带炉，条件控制为：主氢气42m³/h；主氮气28 m³/h；中间隔离氮气25 m³/h；纯化保护氮气12.5 m³/h；后密封氮气10 m³/h；带速50mm/min，干燥、还原温度如表1所示。冷却段冷却后温度为30℃。

4. 破碎：采用振散机。

5. 筛分：筛粉机筛分，过45目筛，得到粒度含量为表3的电解铜粉，松密为2.9g/cm³。

表3

粒度（目）	+40	+60	+120	+240	-240
						含量（％）	痕	3	70	<18	<10

·水雾化铜粉的制备方法，包括以下步骤：

1. 中频炉熔炼，熔炼温度为1200℃。

2. 水雾化处理，高压水水压为20MPa，流量为123L/min。

3. 离心脱水

4. 550℃烘干还原

5. 破碎筛分：过40目筛，得到表4粒度含量的水雾化铜粉，松密为4.3g/cm³。

表4

粒度（目）	+40	+60	+120	+240	-240
						含量（％）	痕	17	55	20	<8

·混粉：将上述制得的电解铜粉和水雾化铜粉用混粉机按1:1.2质量比混合得到铜粉组合物，松装密度为3.6g/cm³，粒度含量如表5所示。

表5

粒度（目）	+40	+60	+120	+240	-240
						含量（％）	痕	0~20	40~80	<25	<10

实施例2

本发明铜粉组合物的制备方法，包括以下步骤：

·电解铜粉的制备方法，包括以下步骤：

1. 铜粉电解：阳极为浇铸的铜阳极板，铜阳极数为13块；阴极为冷轧阴极板，阴极数为12块；电解液为CuSO4溶液，铜离子： 8g/L ；硫酸： 160 g/L，氯离子：0.8mg/L；电解电流密度：1500A/m²；电解液温度：60℃。

刮粉：采用刮粉机刷两上两下，间隔40分钟刮粉一次。

2. 洗粉：采用3吨容量的过滤洗涤机，洗粉至用BaCl₂检测无白色沉淀为止，水分控制在22%。

3. 干燥、还原：采用钢带炉，条件控制为：主氢气42m³/h；主氮气28 m³/h；中间隔离氮气25 m³/h；纯化保护氮气12.5 m³/h；后密封氮气10 m³/h；带速250mm/min，干燥、还原温度如表1所示。冷却段冷却后温度为40℃。

4. 破碎：采用振散机。

5. 筛分：筛粉机筛分，过40目筛，得到粒度含量如表6的电解铜粉，松密为3.1g/cm³。

表6

粒度（目）	+40	+60	+120	+240	-240
						含量（％）	痕	3	70	<18	<10

·水雾化铜粉的制备方法，包括以下步骤：

1. 中频炉熔炼，熔炼温度为1200℃。

2. 水雾化处理，高压水水压为22MPa，流量为123L/h。

3. 离心脱水

4. 550℃烘干还原

5. 破碎筛分：过40目筛，得到表7所示粒度含量的水雾化铜粉，松密为4.5g/cm³。

表7

粒度（目）	+40	+60	+120	+240	-240
						含量（％）	痕	17	55	20	<8

·混粉：将电解铜粉和水雾化铜粉按1:1.6质量比用混粉机混合得到铜粉组合物，松装密度为4.6g/cm³，粒度含量如表8所示。

表8

粒度（目）	+40	+60	+120	+240	-240
						含量（％）	痕	0~20	40~80	<25	<10

实施例3

本发明铜粉组合物的制备方法，包括以下步骤：

·电解铜粉的制备方法，包括以下步骤：

1. 铜粉电解：阳极为浇铸的铜阳极板，铜阳极数为13块；阴极为冷轧阴极板，阴极数为12块；电解液为CuSO4溶液，铜离子：6g/L ；硫酸：130g/L，氯离子：0.4mg/L；电解电流密度：1300A/m²；电解液温度：50℃。

刮粉：采用刮粉机刷两上两下，间隔40分钟刮粉一次。

2. 洗粉：采用过滤洗涤机，洗粉至用BaCl₂检测无白色沉淀为止，水分控制在20%。

3. 干燥、还原：采用钢带炉，条件控制为：主氢气42m³/h；主氮气28 m³/h；中间隔离氮气25 m³/h；纯化保护氮气12.5 m³/h；后密封氮气10 m³/h；带速150mm/min，干燥、还原温度如表1所示。冷却段冷却后温度为35℃。

4. 破碎：采用振散机。

5. 筛分：筛粉机筛分，过40目筛，得到粒度含量为9表的电解铜粉，松密为3.0g/cm³。

表9

粒度（目）	+40	+60	+120	+240	-240
						含量（％）	痕	3	70	<18	<10

·水雾化铜粉的制备方法，包括以下步骤：

1. 中频炉熔炼，熔炼温度为1200℃。

2. 水雾化处理，高压水水压为23MPa，流量为123L/h。

3. 离心脱水

4. 550℃烘干还原

5. 破碎筛分：过40目筛，得到表10所示粒度含量的水雾化铜粉，松密为4.4g/m²。

表10

粒度（目）	+40	+60	+120	+240	-240
						含量（％）	痕	17	55	20	<8

·混粉：将电解铜粉和水雾化铜粉按1:1.5质量比用混粉机混合得到铜粉组合物，松装密度为4.1g/cm³，粒度含量如表11所示。

表11

粒度（目）	+40	+60	+120	+240	-240
						含量（％）	痕	0~20	40~80	<25	<10

Claims

1.一种铜粉组合物，其特征在于电解铜粉和水雾化铜粉按1:1.2～1.6质量比组成。

2.如权利要求1所述的铜粉组合物，由电解铜粉和水雾化铜粉按1:1.5质量比组成。

3.如权利要求1所述的铜粉组合物，所述电解铜粉是指粒度的含量组成为：+40目：痕；+60目：3%；+120目：70%；+240目：<18%；-240目：<10%；所述水雾化铜粉是指粒度的含量组成为：+40目：痕；+60目:0-20%；+120目：40-80%；+240目：<15%；-240目：<10%。

4.如权利要求3所述的铜粉组合物，所述电解铜粉过45目筛得到，所述水雾化铜粉过40目筛得到。

5.如权利要求1-4任一所述的铜粉组合物，所述电解铜粉的制备包括铜粉电解、刮粉、洗粉、干燥、还原、破碎、筛分，其特征在于所述铜粉电解的电解条件为：阳极为浇铸的铜阳极板，铜阳极数为13块；阴极为冷轧阴极板，阴极数为12块；电解液为CuSO₄溶液，铜离子：5~8g/L ；硫酸：110~160 g/L，氯离子：≤1mg/L；电解电流密度：1000～1500A/m²；电解液温度：45~60℃。

6.如权利要求5所述的铜粉组合物，所述刮粉采用刮粉机以两上两下的方式，间隔40分钟刮粉一次。

7.如权利要求5或6所述的铜粉组合物，所述洗粉，使用BaCl₂溶液检测至无白色沉淀，洗粉后所述铜粉组合物水分控制在18%-22%。

8.如权利要求5、6或7所述的铜粉组合物，所述还原采用钢带炉，所述钢带炉依次为烘干段、还原段、冷却段三段，其特征在于烘干段分为4区，从1区到4区温度分别为550℃、550℃、540℃、540℃；从5区到10区为还原段，温度分别为450℃、420℃、400℃、360℃、330℃、310℃；冷却段冷却后温度为30～40℃。

9.如权利要求8所述的铜粉组合物，所述钢带炉的控制条件为主氢气42m³/h，主氮气28 m³/h，中间隔离氮气25 m³/h，钝化保护氮气12.5 m³/h，后密封氮气10 m³/h，带速50~250mm/min。

10.如权利要求1-9任一所述的铜粉组合物，所述水雾化铜粉的制备方法包括熔炼、水雾化、离心脱水、烘干还原、破碎筛分，所述熔炼的温度为1200℃，所述水雾化采用高压水的水压为20～25MPa，流量为123L/h，所述烘干还原温度为550℃。