CN107127348A - 一种mim用金属粉末的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种MIM用金属粉末的制备方法，所述方法将粉末制备技术与颗粒整形处理技术相结合，包括高压水雾化、还原法和电解法制得微细金属粉末，并通过整形处理装置得到近球形粉末，再通过粉体分级及筛分处理等工艺过程，制备生产的粉末为微细、均匀、近球形粉末，具有高松装密度和良好流动性。本发明方法喂料装载量高，粘度低，生产效率高、成本低、且工艺易于控制，产品一致性好；适用于MIM成型和近净成形工艺的技术要求。

Description

一种MIM用金属粉末的制备方法
技术领域
本发明属于金属粉末材料制备技术领域，特别是提供一种MIM用金属粉末的制备方法。
背景技术
金属注射成形(MIM)作为一项近净成形技术，可制备高度复杂结构的零件，制品微观组织均匀、密度高、力学性能好等优点，广泛应用于汽车、电子、生物医疗器械、机械、五金、体育器械、兵器及航空航天等工业领域。一般说来，MIM用原料粉末要求粒度为细小、均匀、形状接近球形，具有较高的松装密度和合理的粒度分布。
目前，注射成型用金属粉末多采用羰基法和雾化制粉法制取，其中最广泛应用的是气雾化和水雾化法。通常，气雾化法制备的粉末颗粒呈球形，松装密度高、氧含量最低，是理想的MIM用原料粉末。但气雾化制备的粉末粒度偏粗，MIM用的-500目粉末出粉率偏低，导致生产效率低、成本高。水雾化法制备的粉末粒度细小，生产效率高。但其制备的粉末多为不规则形状，氧含量高，不利于MIM的成型和烧结工艺控制。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种MIM用微细、近球形金属粉末的制备方法。
本发明技术方案为将高压水雾化技术和粉末整形处理技术的特点和优势相结合，通过高压水雾化制得超细金属粉末，在经过粉末整形处理得到形貌为近球形的金属粉末，实现MIM用近球形、微细金属粉末的制备。
具体技术方案为：
一种MIM用金属粉末的制备方法，包括以下步骤：
(1)选取合金棒材为原料，原料纯度>99.9％，并抛光出去表面的油污和氧化皮。
(2)采用中频熔炼炉在惰性气体保护下进行合金熔炼，熔炼温度为1200-1650℃，待合金融化后保温2-5min进行合金雾化。
(3)采用高压水雾化喷嘴对合金熔体进行雾化处理，高压水作为雾化介质使熔体破碎和雾化，雾化压力控制在80～120MPa，合金液流速率5-15Kg/min，水流速率为2.5-4.5L/S。粉末通过离心脱水机后，烘干、筛分得到得到-500目微细合金粉末。
(4)将烘干的合金粉末放入整形处理装置中在保护气氛下进行整形处理，调整磨盘转速为1000-1500r/min，加料速率为500-1500Kg/h，处理次数为2-5次。
(5)将整形处理后粉末进行合批、包装处理，得到微细、近球形合金粉。
进一步，所述金属粉末包括不锈钢粉、模具钢、低合金钢粉、铜或铜合金粉、铁粉中的至少一种。
进一步，所述粉末整形处理为双盘磨机、圆盘式研磨机或气流磨中的一种，所述保护性气氛为氩气、氮气、氦气或二氧化碳中的至少一种。
进一步，所述MIM用金属粉末形貌为近球形，D50为6-12μm，氧含量<1500ppm。
本发明的优点在于：
(1)将高压水雾化与粉末整形处理技术相结合，通过高压水雾化制得超细合金粉末，并采用整形处理对超细合金粉末进行球化处理，得到满足MIM成型用超细、近球形合金粉末。该方法工艺易于控制、生产效率高、成本低。
(2)制备的合金粉末粒度细小，均匀，形貌近球形，具有良好的松装密度和流动性。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明制备的316L不锈钢粉SEM形貌图
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例1
一种MIM用金属粉末的制备方法，该方法按以下步骤进行：
以316L棒料为原料，通过角磨机打磨除去表面氧化皮，并采用酒精除去表面油渍。采用中频熔炼炉在氮气保护性气氛下对合金棒料进行熔炼，熔炼温度为1550-1650℃，待合金融化后保温3min进行合金雾化。采用高压水雾化喷嘴对合金熔体进行雾化处理，高压水作为雾化介质使熔体破碎和雾化，雾化压力控制在100MPa，合金液流速率为10Kg/min，水流速率为3.0L/S。粉末通过离心脱水机收集后，烘干、筛分处理得到-500目微细合金粉末。将上述合金粉末放入双盘研磨机中进行整形处理，调整磨盘转速为1500r/min，磨盘间距为0.5mm，加料速率为500Kg/h，处理次数为3次，粉末整形处理后合批包装得到微细、近球形合金粉。粉末D50为8μm，氧含量为1200ppm。所得粉末SEM形貌如图1所示。
实施例2
一种MIM用金属粉末的制备方法，该方法按以下步骤进行：
将原料电解铜板插入导电铜条作为铜阴极板，电解液中铜离子浓度为6g/L，硫酸浓度为150g/L，电解温度为48℃，电解槽中电流为12000A，刮粉时间为35min/次。收集的电解铜粉及电解液的混合悬浊溶液，通过过滤、清洗后进行烘干、筛分处理，得到-500目电解铜粉。将上述金属粉末放入圆盘式研磨机中进行整形处理，调整磨盘转速为1300r/min，磨盘间距为0.3mm，加料速率为800Kg/h，处理次数为2次，粉末整形处理后进行合批、包装处理，得到微细、近球形电解铜粉。粉末D50为10μm，氧含量为900ppm。
实施例3
一种MIM用金属粉末的制备方法，该方法按以下步骤进行：
以原料再生铁红为原料粉末，铁红中Fe2O3含量大于99.2％，粒度范围为0.5-15μm。还原温度为580℃，时间为30min，还原气氛为氮气、氢气混合气，流量分别为20m3/h和5m3/h，最终得到还原铁粉的粒度D50为10μm，纯度>99.6％。将还原铁粉放入圆盘式研磨机中进行整形处理，调整磨盘转速为1000r/min，磨盘间距为0.2mm，加料速率为800Kg/h，处理次数为3次，得到微细、近球形模具钢合金粉。粉末D50为8.5μm，氧含量为1050ppm。
实施例4
一种MIM用金属粉末的制备方法，该方法按以下步骤进行：
以CuSn10棒料为原料，通过角磨机打磨除去表面氧化皮，并采用酒精除去表面油渍。采用中频熔炼炉在氮气保护性气氛下对合金棒料进行熔炼，熔炼温度为1280-1350℃，待合金融化后保温2min进行合金雾化。采用高压水雾化喷嘴对合金熔体进行雾化处理，高压水作为雾化介质使熔体破碎和雾化，雾化压力控制在110MPa，合金液流速率为15Kg/min，水流速率为4.0L/S。粉末通过离心脱水机收集后，烘干、筛分处理得到微细合金粉末。将上述合金粉末放入圆盘式研磨机中进行整形处理，调整磨盘转速为1200r/min，磨盘间距为0.6mm，加料速率为1200Kg/h，处理次数为3次，粉末整形处理后进行合批、包装得到微细、近球形铜合金粉末。粉末D50为12μm，氧含量为1250ppm。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种MIM用金属粉末的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)采用水雾化法、还原法或电解法制备金属粉末；
(2)将制备的金属粉末进行筛分处理，获得-500目粉末；
(3)将步骤(2)获得的粉末采用整形处理装置在保护气氛下进行整形球化处理，并进行筛分、包装，得到MIM用微细、近球形金属粉末。
2.根据权利要求1所述一种MIM用金属粉末的制备方法，其特征在于，所述金属粉末包括不锈钢粉、模具钢、低合金钢粉、铜或铜合金粉、铁粉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述一种MIM用合金粉末的制备方法，其特征在于，所述粉末整形处理为双盘磨机、圆盘式研磨机或气流磨中的一种，整形处理次数为2-5次，保护性气氛为氩气、氮气、氦气或二氧化碳中的至少一种。
4.根据权利要求1所述一种MIM用金属粉末的制备方法，其特征在于，所述MIM用金属粉末形貌为近球形，D50为6-12μm，氧含量<1500ppm。
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