CN103962564A - 一种球形青铜合金粉末的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种球形青铜合金粉末的制备方法，具体为，熔炼，将铜、锡、锌和磷按照质量百分比计量进行计算称料，确保其组成为Cu87.5～90％，Sn5.8～8.7％，Zn2.3～3.7％，P0.05～0.5％进行熔炼，熔炼温度在1100～1200℃之间，熔炼完毕后，确保合金液过热温度在100～150℃；捞渣；雾化，将合金混合液倒入漏包，漏包孔径在5～10mm，液流通过漏包孔流入雾化筒，空压机产生高速气体由气体喷嘴对合金液液流进行破碎形成液滴，破碎后的混合液液滴在下落过程中凝结成为球形粉末颗粒；筛分得到球形青铜合金粉末。本发明用以改进配方，减小锡的含量，并采用优化的制备工艺，提高了有效粉末率。
Description
技术领域
本发明属于合金金属粉末制备技术领域，特别地涉及一种球形青铜合金粉末的制备方法。
背景技术
球形、窄粒度分布的Cu90-Sn10粉末主要用于制造多孔元件、钢背铜聚合物减摩材料、填充型金属聚合物复合减摩材料和有机粘合剂磨擦材料，广泛应用于汽车、摩托车、机床、工程机械、化工等行业。由于锡Sn价格昂贵，粉末粒度分布要求范围窄，制造工艺复杂，且难以球化，粉末制造成本极高，因此寻找一种替代Cu90-Sn10球形粉末的材料配方及制造方法，对于提升滑动轴承和金属过滤器行业具有深远的意义。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种球形青铜合金粉末的制备方法，用以改进材料配方，减小锡的含量，并采用优化的制备工艺对合金液进行雾化，提高了有效粉末率。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种球形青铜合金粉末的制备方法，依次包括熔炼，捞渣，雾化和筛分步骤，具体为，
(1)熔炼，将铜Cu、锡Sn、锌Zn和磷P按照质量百分比计量进行计算称料，确保其组成为Cu87.5～90％，Sn5.8～8.7％，Zn2.3～3.7％，P0.05～0.5％进行熔炼，熔炼温度在1100～1200℃之间，熔炼完毕后，确保合金液过热温度在100～150℃；
(2)捞渣，加入碎玻璃吸附合金液表面杂质后进行捞渣子作业；
(3)雾化，将合金混合液倒入漏包，漏包孔径在5～10mm，液流通过漏包孔流入雾化筒，空压机产生高速气体由气体喷嘴对合金液液流进行破碎形成液滴，破碎后的混合液液滴在下落过程中凝结成为球形粉末颗粒；
(4)筛分，将冷却后的球形粉末用套筛进行筛分分级，上层筛网及底层筛网粉末颗粒弃去得到球形青铜合金粉末。
优选地，雾化筒内保温加热高度为3～10米。通过对雾化筒进行保温、加热，可获得显著的球形粉末。
优选地，所述气体喷嘴为环孔式对称气体喷嘴，以0.4～0.8Mpa的空气气压进行雾化。
优选地，所述环孔式对称气体喷嘴雾化角度为10-14度，环孔数量为6-12个。
通过以上雾化制备球形青铜粉末的方法，合金材料按照质量百分比为Cu87.5～90％，Sn5.8～8.7％，Zn2.3～3.7％，P0.05～0.5％的配比进行配料，熔炼，雾化，保证了有效区间粉末的收得率≥60％，制得的产品松装密度≥4.5g/cm3，流动速度≤15S，产品耐磨性、耐蚀性能等同或略优于Cu90-Sn10粉末，产品成本大大降低，使得该合金粉可以很好地替代Cu90-Sn10合金粉末。
附图说明
图1为本发明实施例的球形青铜合金粉末的制备方法的步骤流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
参见图1，所示为本发明实施例的球形青铜合金粉末的制备方法的步骤流程图，依次包括熔炼，捞渣，雾化和筛分步骤，具体为，
S10，熔炼，将铜Cu、锡Sn、锌Zn和磷P按照质量百分比计量进行计算称料，确保其组成为Cu87.5～90％，Sn5.8～8.7％，Zn2.3～3.7％，P0.05～0.5％进行熔炼，熔炼温度在1100～1200℃之间，熔炼完毕后，确保合金液过热温度在100～150℃；
S20，捞渣，加入碎玻璃吸附合金液表面杂质后进行捞渣子作业
S30，雾化，将合金混合液倒入漏包，漏包孔径在5～10mm，液流通过漏包孔流入雾化筒，空压机产生高速气体由气体喷嘴对合金液液流进行破碎形成液滴，破碎后的混合液液滴在下落过程中凝结成为球形粉末颗粒；
当漏包直径达到10mm时不易堵塞，但粉末较粗，小于5mm时粉末细颗粒增加。
雾化过程中破碎的合金液液滴在雾化筒内保持下落过程中有3米的不凝结高度，否则，破碎的细小液滴无法收缩成球。因此在具体应用示例中，雾化筒内保温加热高度为3～10米，通过增加雾化筒保温、加热高度可以保证破碎液滴充分收缩球化成球形粉。
在具体应用实例中，环孔式对称气体喷嘴雾化角度为10-14度，环孔数量为6-12个。当雾化角度大于14度时，粉末颗粒细小颗粒增加。当雾化角度小于10度时，尽管不易堵塞，但粗颗粒增加，球形粉收得率降低；当环孔数量超过12个时，细小颗粒数量增加，当环孔数量少于6个时，颗粒分布较粗。气体喷嘴采用环孔式对称气体喷嘴，以0.4～0.8Mpa的空气气压进行雾化，当雾化压力大于0.8Mpa时，粉末颗粒偏细。
S40，筛分，将冷却后的球形粉末用套筛进行筛分分级，上层筛网及底层筛网粉末颗粒弃去得到球形青铜合金粉末。
在具体应用实例中，套筛的上层筛网规格一般为30目，40目，60目，80目，100目或120目，下层筛网规格一般为140目，160目或180目。
通过以上采用气雾化方法制备得到的球形青铜合金粉末，合金材料按照质量百分比为Cu87.5～90％，Sn5.8～8.7％，Zn2.3～3.7％，P0.05～0.5％的配比进行配料，熔炼，雾化，保证了有效区间粉末的收得率≥60％，制得的球形青铜合金粉末松装密度≥4.5g/cm3，流动速度≤15S，产品耐磨性、耐蚀性能等同或略优于Cu90-Sn10粉末，且产品成本大大降低，使得该合金粉可以很好地替代Cu90-Sn10合金粉末。通过下表列出了本发明实施例制备得到的球形青铜合金粉末与Cu90-Sn10合金粉末的技术指标与性能比较。
表1本发明实施例得到的球形青铜合金粉末与Cu90-Sn10合金粉末的技术指标与性能比较
通过上表可知，在产品要求的80～830微米范围内，现有的Cu90-Sn10制备方法的得粉率为30～40％，而采用本发明实施例制备得到的球形青铜合金粉末的得粉率为60～75％，是现有Cu90-Sn10合金粉末得粉率的将近2倍，大大提高了生产效率，降低了单位合金粉末的生产成本。而在性能方面，由表中可以看出，其抗弯强度，耐磨性和耐腐蚀性能都略优于Cu90-Sn10合金粉末的性能，而拉伸性能与Cu90-Sn10合金粉末性能相当。
以下通过具体实施例来进一步说明本发明实施例的实施过程。
实施例1
S10，熔炼，将总重量为200kg的铜Cu、锡Sn、锌Zn和磷P按照质量百分比计量进行计算称料，其组成为Cu占90％，Sn占7.2％，Zn占2.3％，P占0.5％进行熔炼，铜，锡，锌和磷的总含量为100％，即Cu为180kg，Sn为14.4kg，Zn为4.6kg，P为1kg，熔炼温度在1100℃，熔炼完毕后，确保合金液过热温度在150℃；
S20，捞渣，加入碎玻璃吸附合金液表面杂质后进行捞渣子作业
S30，雾化，将合金混合液倒入漏包，漏包孔径为5mm，液流通过漏包孔流入雾化筒，空压机产生高速气体由气体喷嘴对合金液液流进行破碎形成液滴，破碎后的混合液液滴在下落过程中凝结成为球形粉末颗粒；雾化筒内保温加热高度为3米，通过增加雾化筒保温、加热高度可以保证破碎液滴充分收缩球化成球形粉。
气体喷嘴为环孔式对称气体喷嘴雾化角度为10度，环孔数量为6个，以0.4Mpa的空气气压进行雾化。
S40，筛分，将冷却后的球形粉末用套筛进行筛分分级，上层筛网及底层筛网粉末颗粒弃去得到球形青铜合金粉末。
上层筛网规格为120目，下层筛网规格为180目。
通过以上实施例制备的球形青铜合金粉末，其松装密度为4.5g／cm3，流动速度为15S。
实施例2
S10，熔炼，将总重量为220kg的铜Cu、锡Sn、锌Zn和磷P按照质量百分比计量进行计算称料，其组成为Cu占87.5％，Sn占8.7％，Zn占3.3％，P占0.5％进行熔炼，铜，锡，锌和磷的总含量为100％，即铜为192.5kg，锡为19.14kg，锌为7.26kg，磷为1.1kg，熔炼温度在1200℃，熔炼完毕后，确保合金液过热温度在100℃；
S20，捞渣，加入碎玻璃吸附合金液表面杂质后进行捞渣子作业
S30，雾化，将合金混合液倒入漏包，漏包孔径为10mm，液流通过漏包孔流入雾化筒，空压机产生高速气体由气体喷嘴对合金液液流进行破碎形成液滴，破碎后的混合液液滴在下落过程中凝结成为球形粉末颗粒；雾化筒内保温加热高度为5米，通过增加雾化筒保温、加热高度可以保证破碎液滴充分收缩球化成球形粉。
气体喷嘴为环孔式对称气体喷嘴雾化角度为14度，环孔数量为12个，以0.6Mpa的空气气压进行雾化。
S40，筛分，将冷却后的球形粉末用套筛进行筛分分级，上层筛网及底层筛网粉末颗粒弃去得到球形青铜合金粉末。
上层筛网规格为30目，下层筛网规格为160目。
通过以上实施例制备的球形青铜合金粉末，其松装密度为6g/cm3，流动速度为12S。
实施例3
S10，熔炼，将总质量为180kg的铜Cu、锡Sn、锌Zn和磷P按照质量百分比计量进行计算称料，其组成为Cu占89％，Sn占7.25％，Zn占3.7％，P占0.05％进行熔炼，铜，锡，锌和磷的总含量为100％，即铜为160.2kg，锡为13.05kg，锌为6.66kg，磷为0.09kg，熔炼温度在1150℃，熔炼完毕后，确保合金液过热温度在130℃；
S20，捞渣，加入碎玻璃吸附合金液表面杂质后进行捞渣子作业
S30，雾化，将合金混合液倒入漏包，漏包孔径为8mm，液流通过漏包孔流入雾化筒，空压机产生高速气体由气体喷嘴对合金液液流进行破碎形成液滴，破碎后的混合液液滴在下落过程中凝结成为球形粉末颗粒；雾化筒内保温加热高度为7米，通过增加雾化筒保温、加热高度可以保证破碎液滴充分收缩球化成球形粉。
气体喷嘴为环孔式对称气体喷嘴雾化角度为12度，环孔数量为8个，以0.5Mpa的空气气压进行雾化。
S40，筛分，将冷却后的球形粉末用套筛进行筛分分级，上层筛网及底层筛网粉末颗粒弃去得到球形青铜合金粉末。
上层筛网规格为40目，下层筛网规格为140目。
通过以上实施例制备的球形青铜合金粉末，其松装密度为5g/cm3，流动速度为13S。
实施例4
S10，熔炼，将总重量为200kg的铜Cu、锡Sn、锌Zn和磷P按照质量百分比计量进行计算称料，其组成为Cu占90％，Sn占5.8％，Zn占3.7％，P占0.5％进行熔炼，铜，锡，锌和磷的总含量为100％，即铜为180kg，锡为11.6kg，锌为7.4kg，磷为1kg，熔炼温度在1180℃，熔炼完毕后，确保合金液过热温度在120℃；
S20，捞渣，加入碎玻璃吸附合金液表面杂质后进行捞渣子作业
S30，雾化，将合金混合液倒入漏包，漏包孔径为6mm，液流通过漏包孔流入雾化筒，空压机产生高速气体由气体喷嘴对合金液液流进行破碎形成液滴，破碎后的混合液液滴在下落过程中凝结成为球形粉末颗粒；雾化筒内保温加热高度为8米，通过增加雾化筒保温、加热高度可以保证破碎液滴充分收缩球化成球形粉。
气体喷嘴为环孔式对称气体喷嘴雾化角度为13度，环孔数量为10个，以0.6Mpa的空气气压进行雾化。
S40，筛分，将冷却后的球形粉末用套筛进行筛分分级，上层筛网及底层筛网粉末颗粒弃去得到球形青铜合金粉末。
上层筛网规格为60目，下层筛网规格为140目。
通过以上实施例制备的球形青铜合金粉末，其松装密度为5g/cm3，流动速度为14S。
实施例5
S10，熔炼，将总重量为220kg的铜Cu、锡Sn、锌Zn和磷P按照质量百分比计量进行计算称料，其组成为Cu占89％，Sn占7.9％，Zn占2.8％，P占0.3％进行熔炼，铜，锡，锌和磷的总含量为100％，即铜为195.8kg，锡为17.38kg，锌为6.16kg，磷为0.66kg，熔炼温度在1200℃，熔炼完毕后，确保合金液过热温度在100℃；
S20，捞渣，加入碎玻璃吸附合金液表面杂质后进行捞渣子作业
S30，雾化，将合金混合液倒入漏包，漏包孔径为7mm，液流通过漏包孔流入雾化筒，空压机产生高速气体由气体喷嘴对合金液液流进行破碎形成液滴，破碎后的混合液液滴在下落过程中凝结成为球形粉末颗粒；雾化筒内保温加热高度为10米，通过增加雾化筒保温、加热高度可以保证破碎液滴充分收缩球化成球形粉。
气体喷嘴为环孔式对称气体喷嘴雾化角度为13度，环孔数量为10个，以0.8Mpa的空气气压进行雾化。
S40，筛分，将冷却后的球形粉末用套筛进行筛分分级，上层筛网及底层筛网粉末颗粒弃去得到球形青铜合金粉末。
上层筛网规格为60目，下层筛网规格为140目。
通过以上实施例制备的球形青铜合金粉末，其松装密度为5g/cm3，流动速度为15S。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种球形青铜合金粉末的制备方法，其特征在于，依次包括熔炼，捞渣，雾化和筛分步骤，具体为，
(1)熔炼，将铜Cu、锡Sn、锌Zn和磷P按照质量百分比计量进行计算称料，确保其组成为Cu87.5～90％，Sn5.8～8.7％，Zn2.3～3.7％，P0.05～0.5％进行熔炼，熔炼温度在1100～1200℃之间，熔炼完毕后，确保合金液过热温度在100～150℃；
(2)捞渣，加入碎玻璃吸附合金液表面杂质后进行捞渣子作业；
(3)雾化，将合金混合液倒入漏包，漏包孔径在5～10mm，液流通过漏包孔流入雾化筒，空压机产生高速气体由气体喷嘴对合金液液流进行破碎形成液滴，破碎后的混合液液滴在下落过程中凝结成为球形粉末颗粒；
(4)筛分，将冷却后的球形粉末用套筛进行筛分分级，上层筛网及底层筛网粉末颗粒弃去得到球形青铜合金粉末。
2.根据权利要求1所述的球形青铜合金粉末的制备方法，其特征在于，雾化筒内保温加热高度为3～10米。
3.根据权利要求1或2所述的球形青铜合金粉末的制备方法，其特征在于，所述气体喷嘴为环孔式对称气体喷嘴，以0.4～0.8Mpa的空气气压进行雾化。
4.根据权利要求3所述的气雾化制备青铜合金粉末的方法，其特征在于，所述环孔式对称气体喷嘴雾化角度为10-14度，环孔数量为6-12个。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140806 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |