CN1074842A - 铝粉压制制品的制造方法 - Google Patents

Abstract

制造铝粉压制件的方法：将铝粉与含氟或氟化物 气体高温接触，在表面形成氟化物层，临到压制之前 除掉氟化物层，压制加工成为压制件。上述氟化时使 表面的钝性氧化物层变为氟化物层来保护铝粉表 面。即使在压制前隔很长时间，亦能保护表面，不再 形成氧化物层。在临到压制之前才分解和除掉氟化 物层，所以在压制之前不再需要将铝粉与其他金属粉 的混合物加热。

Description

本发明涉及用铝粉压制的制品的制造方法。

近年来，利用加热等压压制法制造的铝粉压制件已用作为汽车底盘之类的零件以改进其性能，诸如强度和坚韧性。所述加热等压压制法是利用如图2所示意的H.I.P.装置20来进行的。将所要形状（例如，汽车的底盘等零件）的薄金属容器26放在炉21之中。以真空方式将混有钛粉、镁粉等等的铝粉11装入到26之中。借助于注入惰性气体（如氩等）向该金属容器施加100MPa或更大的压力，同时其温度利用加热器25升到高于1000℃，使容器26之内的铝粉11被压制成与该容器相同的形状，从而得到该铝合金制品。图中22和23分别为炉的上下盖。

混有各种金属粉末的铝粉11在以真空方式装入到金属容器26之前，需要将铝粉颗粒11的表面上形成的氧化物层除掉。由于此，将混有不同粉末的铝粉11加热。如果与铝粉11相混合的粉末是低熔点的，则在上述加热时该低熔点粉末就会熔化，并且熔化后的物料就附着在铝粉11的表面，于是不能除掉上述的氧化物层。于是由上述H.I.P装置20所得的铝合金制品的强度低、坚韧性和其他性质不良。

因此，本发明的目的是提供一种制造铝粉压制制件的方法，使所得铝合金制品具优良的强度及坚韧性。

为达到上述目的，按本发明的制造铝粉压制制件的方法包括这样的步骤：（1）使铝粉末颗粒在加热条件下与含氟或含氟化物气体接触，在该铝粉末表面形成氟化物层，（2）在临到压制之前，从该表面上除掉氟化物层，（3）然后将此除掉氟化物层的铝粉末压制，成为压制制品。

在本发明的制造铝粉压制制品的方法中，铝粉在进行压制过程之前，在加热状态与含氟或含氟化物的气体接触。在该铝粉末颗粒表面上由于与空气中氧反应而形成的氧化物层由该含氟或氟化物气体而除去，使铝颗粒表面被清洁，同时于其上形成氟化物层。该氟化物层很稳定，于是可防止在铝粉末的基质上再形成氧化物层和吸附O₂，直至其后的清除步骤为止。然后，在临到压制过程之前，使颗粒表面上的氟化物层分解和清除，使铝粉末的基质材料暴露出来。因此在压制时，在铝粉末颗粒上没有氧化物层，得到的压制制件具优良强度及坚韧性。

在本发明中所用的含氟或含氟化物气体是一种惰性气体，例如N，并含有下列各种氟源的至少一种：诸如NF₃、BF₃、CF₄、HF、SF₆、F₂。从反应性、易于操作及其他性质来考虑，其中以NF₃为优选。

如前所述，在本发明的方法中，将铝粉（单独的或与其他金属如钛、镁的粉末的混合物）在加热条件下（例如，在用NF₃时，250-400℃）与上述含氟或含氟化物的气体进行接触，使铝粉颗粒表面氟化。然后，临到压制工序之前，用H₂吹过该铝粉，使铝粉颗粒表面的氟化物层被除掉，暴露出铝粉的基质材料。然后用这样处理过的铝粉进行压制，得到压制的制件。在所述含氟或含氟化物气体中，该氟源组分的含量例如是1000-100000ppm，优选20000-70000ppm，最好30000-50000ppm。铝粉与含氟或含氟化物气体的接触时间可以根据以下情况来选定：铝粉的种类，所混入的粉末，加热温度等等，一般而言，时间是数分种至数十分钟。

参照图1，将铝粉送入设于热处理炉1之中的气体处理室9，使之与含氟或含氟化物气体接触。加热炉1是一种坑式炉，包括外壳2，其内设加热器3，在加热器3之内设置内容器4。排出管6从炉1之外通入到内容器4之内，导气管5通过内容器4并从气体处理室9的下部送入其中，粉末传送管8经由内容器4由气体处理室9的上部通入其中。气体从钢瓶15，16出来，经过流量计17，阀18等等，送入导气管5。13为真空泵，14为有害物质消除器。

将气体处理室9的内部加热到预定的反应温度，并且将含氟或含氟化物气体，例如NF₃与N₂的混合气体通过位于气体导管5末端的气体入口5a而注入。同时，将设于粉末罐7上的开闭阀（未示出）打开，使存在罐7中的铝粉末11进入粉末出口管8，从而使铝粉末通过出口管8末端的粉末出口8a落入气体处理室9。上述的NF₃在250-400℃产生活性的氟，这些氟碰击到铝粉末11的颗粒，除掉颗粒表面上的无机及有机污染物，并几乎同时与铝粉末颗粒表面的氧化物，如Al₂O₃、Al（OH）₃发生反应（如下式所表示），在颗粒表面形成极薄的氟化物层AlF₃。

此等反应使铝粉末11的颗粒表面的氧化物层转化为氟化物层，

并且除掉吸附在颗粒表面的O₂。该氟化物层在没有O₂、H₂、H₂O存在下在低于600℃温度是稳定的，并且防止在铝粉末11的基体物料上形成氧化物和吸附O₂，保持到进行下一步清除过程为止。另外，在氟化过程中，在最初阶段在炉内物料的表面上形成了氟化物层，可以防止由于其后使用含氟或含氟化物气体使炉内物料表面进一步破坏。经适当氟化的铝粉末11贮存在位于气体处理室9底部的粉末容器10之中。

然后将贮存于粉末容器10之中的铝粉末11进行吹H₂气处理，处理时使用该气体处理室9之外的另一个室，并在临到用公知的H.I.P.装置处理之前进行（恰在将铝粉末11与不同的粉末用真空方式装入到该薄金属容器之前）。上述的氟化物层被H₂气所还原或破坏，并暴露出活性的金属基质，如下式所示：

此时，该铝粉末11立即与各种粉末混合，不进行加热，以真空方式装入到该薄金属容器中，然后用已知的H.I.P.装置20压制，得到所要形状的铝合金制件。

以此方式，在本发明的制造方法中，在铝粉末11的颗粒表面所形成的氧化物层在进行用H.I.P装置20的压制加工之前已被除掉。因此，混有不同粉末的铝粉末11不再需要加热，所以即使在该铝粉末11中混合有低熔点的粉末，所得的压制制件仍具有优等机械性质，例如强度和坚韧性。

如上所述，按本发明制造铝粉末压制制件的方法中，在压制过程之前进行在加热条件下与含氟或含氟化物气体接触，使得铝粉末颗粒上的钝性的包覆层，如氧化物层，转变为氟化物层，并由之保护铝粉末的颗粒表面。因此，即使在铝粉颗粒上形成氟化物层到氟化物清除过程之间要隔较长时间，该氟化物层也能保护并保持铝粉末的表面处于良好状况，可以防止在颗粒表面再形成氧化物层。在临到下一步的压制过程之前，将该氟化物层分解并除去，使铝粉末的颗粒表面暴露出来。所以，在压制之前，铝粉末与不同粉末的混合物不需要加热，并且即使用低熔点的金属粉末混到铝粉之中，所得到的压制制件也具优良机械性质，例如强度及坚韧性。

图1是本发明一个实施例中所用的热处理炉的剖面示意图。

图2是H.I.P装置的示意图。

下文通过一个实施例来描述本发明。

实施例

铝粉先经过三氯乙烷洗涤，然后在图1所示的热处理炉1中于300℃与含5000ppmNF₃的N₂气氛接触3分钟。然后，临到进行压制过程之前，将该铝粉用H₂气均匀吹过，将该粉末与钛粉末及镁粉末混合，用真空方式将混合粉末装入到金属容器中，应用该已知的H.I.P.装置，得到具有所要形状的铝合金制件。这样制得的铝合金制件与用常规技术所制者比较，具备有很优越的强度和坚韧性。

Claims (1)

1、一种由铝粉末制造压制制件的方法，该方法包括以下步骤：

(1)使铝粉末颗粒在加热条件下与含氟或含氟化物气体接触，使铝粉末颗粒的表面形成氟化物层，

(2)在临到压制过程之前，将该氟化物层从该表面上除去，

(3)将此除掉氟化物层的铝粉末进行压制，得到压制的制品。

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