CN109317684A - 一种金属粉体片状化处理设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种金属粉体片状化处理设备，其包括球磨机和设于其周向的多个磁轴，所述磁轴包括球铁芯和绕制于铁芯上的线圈，球磨机的球磨罐外设有可供磁轴围绕球磨罐转动的滑轨，球磨罐内盛有金属粉体和球磨助剂的料浆，电机带动搅拌桨搅拌料浆，线圈通入交流电后产生磁场，通过中频交变电源控制磁场的频率和强度，稳定金属粉体的取向排布，减少碰撞对粉体的破坏，提升金属粉体的片状化程度，以获得由该片状金属粉体制备的高磁导率吸波片材。本发明还公开了一种金属粉体片状化处理方法，所述磁轴围绕球磨罐转动的速度为150‑300r/min，电机转动频率范围为10‑40Hz，制得的金属粉体片状化占比高，由此制得的吸波片片材磁导率性能也更佳。

Description

一种金属粉体片状化处理设备及其方法

技术领域

本发明涉及片状化粉体制备技术领域，尤其涉及通过外加磁场使得片状金属粉体在球磨过程中，能够稳定取向排布，在提高碰撞概率的同时，减少碰撞时对粉体破坏的一种金属粉体片状化处理设备及其方法。

背景技术

片状金属粉体由于具有良好的附着力、显著的屏蔽效应、较强的反射光线的能力以及优良的导电性能，使其在浆颜料或导电料等领域得到了广泛的应用。但由于传统球磨工艺的限制，无论是干式球磨还是湿式球磨，制备得到的片状粉均不能很好的满足相关要求，主要存在以下问题： 1）球磨操作中无序性碰撞容易对片状粉产生破坏，容易产生细小的不规则颗粒，同时制备的片状粉也不能满足对片状粉体周围圆润的要求；2）球磨球磨罐内，金属粉体易分散不均匀，导致部分粉体无法充分球磨。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了通过外加磁场使得片状金属粉体在球磨过程中，能够稳定取向排布，在提高碰撞概率的同时，减少碰撞时对粉体破坏的一种金属粉体片状化处理设备及其方法。

本发明提供了一种金属粉体片状化处理设备，其包括球磨机和设于其周向的多个磁轴，所述磁轴包括球铁芯和绕制于铁芯上的线圈，球磨机的球磨罐外设有可供磁轴围绕球磨罐转动的滑轨，球磨罐内盛有金属粉体和球磨助剂的料浆，电机带动搅拌桨搅拌料浆，线圈通入交流电后产生磁场，通过中频交变电源控制磁场的频率和强度，稳定金属粉体的取向排布，减少碰撞对粉体的破坏，提升金属粉体的片状化程度，可获得由该片状金属粉体制备的高磁导率吸波片材。

在本发明的一优选实施方式中，所述球磨罐坐设于循环水槽中，所述循环水槽的外围设有联通循环水槽上部和下部的水管。所述循环水槽用于在球磨罐转动进行金属粉体球磨的过程中起到降温作用，降低球磨摩擦引起的高温对金属粉体和球磨助剂的物理性能影响。

在本发明的一优选实施方式中，所述球磨机为立式球磨机，其磨出的物料粒度更细、更均匀。当然，在本发明的其它实施例中，所述球磨机还可为管式球磨机、卧式球磨机。

具体地，所述球磨罐的侧壁中上部设有进料口。

本发明还公开了一种利用上述金属粉体片状化处理设备进行金属粉体片状化处理的方法，所述磁轴围绕球磨罐转动的速度为150-300r/min，电机转动频率范围为10-40Hz。

在本发明的一更优选实施方式中，磁轴沿滑轨转动速度200-250r/min，球磨电机转动频率20-30Hz。

在本发明的一优选实施方式中，球磨罐内料浆的球磨时间为4-12h。

在本发明的一优选实施方式中，该方法采用湿法进行球磨。湿式球磨法是利用球磨机将预制的一定粒径的金属粉体，按照一定的比例加入分散剂、表面活性剂、抗沉淀剂、乳化剂等其他功能性助剂溶于一定量的溶剂中制备金属片状粉体的方法。当然，该方法还可适用于干法球磨。干式球磨法是利用球磨机将预制的一定粒径金属粉体，按一定的比例加入分散剂、表面活性剂等功能性助剂制备金属片状粉体的方法，但干式球磨法在操作过程中存在爆炸危险，通常需要在惰性气体保护的环境下生产，在装卸料的同时也容易引起粉尘，污染环境。制备的片状粉体相较于湿式球磨法，其片状化程度较低，且片状粉周围粗糙不圆润，从而影响片状粉的相关性能指标。

在本发明的一优选实施方式中，球磨时使用的球磨助剂为硅烷偶联剂、硬脂酸和乳化剂。

其中，所述金属粉体为选自合金粉、铝粉、铜粉、银粉、锌粉其中的一种。

相较于传统球磨工艺，本发明专利具有以下优点：

1、金属粉体组成的浆料在磁轴的绕制线圈产生的外部磁场作用下，可以更好的分散均匀，从而提高球磨效率及产品中片状粉的比例；

2、金属粉体在外部磁场作用下，可以稳定取向排布，较于传统的无序性碰撞球磨，可以使金属粉体能够稳定取向排布，在提高碰撞概率的同时，减少碰撞时对粉体破坏，极大的金属粉体的片状化程度。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为新型球磨装置结构示意图。

主要元件符号说明：

11、电机；12、减速器；13、联轴器；14、搅拌桨；15、球磨罐；21、循环水槽；22、水管；31、铁芯；32、线圈；33、滑轨。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。

请参考图1，本发明提供了一种金属粉体片状化处理设备，其包括球磨机和设于其周向的多个磁轴，所述磁轴包括球铁芯31和绕制于铁芯31上的线圈32，球磨机的球磨罐15外设有可供磁轴围绕球磨罐15转动的滑轨33，球磨罐15内盛有金属粉体和球磨助剂的料浆，电机11带动搅拌桨14搅拌料浆，线圈32通入交流电后产生磁场，通过中频交变电源控制磁场的频率和强度，稳定金属粉体的取向排布，减少碰撞对粉体的破坏，提升金属粉体的片状化程度，以获得由该片状金属粉体制备的高磁导率吸波片材。

实际生产过程中，可通过改变通电线圈32材质，线圈32匝数和通电线圈32的电流大小调节磁场强度的大小，以调节出适合不同金属粉体的片状化程度。具体地，所述磁轴环向均匀设置于球磨罐15的外围，磁轴中心线方向与球磨罐15转动轴方向平行，磁轴的数量多少可以根据实际生产需要进行调节。

具体地，所述滑轨33为一圆环形凹槽或者圆形凹槽，凹槽可供磁轴的铁芯31环向滑动，铁芯31在电力驱动沿凹槽滑动。

在本发明的一优选实施方式中，所述球磨罐15坐设于循环水槽21中，所述循环水槽21的外围设有联通循环水槽21上部和下部的水管22。所述循环水槽21用于在球磨罐15转动进行金属粉体球磨过程中起到降温作用，降低球磨摩擦引起的高温对金属粉体和球磨助剂的物理性能影响。具体地，所述循环水槽21为一蓄水凹槽，所述水管22中的水在外力驱动下带动循环水槽21中的上部较低温度水和底部温度较高的热水发生热交换，以起到对球磨罐15的积热聚集区即球磨罐15的底部进行降温的作用。

所述球磨罐15内设有搅拌桨14，所述搅拌桨14通过电机11带动，电机11和搅拌桨14之间设有减速器12和联轴器13。

在本发明的一优选实施方式中，所述球磨机为立式球磨机，磨出的物料粒度更均匀、更细。当然，在本发明的其它实施例中，所述球磨机还可为管式球磨机、卧式球磨机。

具体地，所述球磨罐15的侧壁中上部设有进料口。

本发明还公开了一种上述的金属粉体片状化处理设备进行金属粉体片状化处理的方法，所述磁轴围绕球磨罐15转动的速度为150-300r/min，电机11转动频率范围为10-40Hz。

在本发明的一更优选实施方式中，磁轴沿滑轨33转动速度200-250r/min，球磨电机11转动频率20-30Hz。

在本发明的一优选实施方式中，球磨罐15内料浆的球磨时间为4-12h。

在本发明的一优选实施方式中，该方法采用湿法进行球磨。

在本发明的一优选实施方式中，球磨时使用的球磨助剂为硅烷偶联剂、硬脂酸和乳化剂。

其中，所述金属粉体为选自合金粉、铝粉、铜粉、银粉、锌粉其中的一种。

下面参照具体实施例对本发明提供的金属粉体片状化处理方法进行说明。

实施例1：

将雾化铁硅铝球形粉、硅烷偶联剂、硬脂酸及乳化剂按比例溶于适量酒精，再将其混合 物料与1kg钢球转移至球磨罐15内，各组分配比如下所示：

成分名称	球形铁硅铝	硅烷偶联剂	硬脂酸	乳化剂	酒精
						添加量	10kg	10g	20g	5g	1kg

设置球磨时间4-12h，球磨电机11转动频率25Hz，磁轴沿滑轨33转动速度200r/min。球磨后粉体称重，经球形粉过滤筛过滤后，称重计算剩余粉体所占总重的比例，确定其片状粉体占比w%。

将片状粉体、聚氨酯树脂和环己酮按1：1：5重量比进行混合，均匀搅拌后制成浆料，涂覆至离型膜上，压制后制成电磁屏蔽材料所需的吸波片材，测量其产品的有效磁导率μ(H/m)。

不同球磨工艺下，其不同球磨时间，片状粉所占比例及其制成吸波片材所具有的有效磁导率对比数据如下表所示：

可见采用本发明提供的金属粉体片状化处理设备制备的粉体制成的吸波片片材的磁导率明显高于传统工艺制备的粉体制成的吸波片片材的磁导率，10kg的球形铁硅铝在球磨12小时后片状粉占比达到90%以上，并且其制备的吸波片片材的磁导率性能达到140H/m以上。

实施例2：

将雾化铁硅铝球形粉、硅烷偶联剂、硬脂酸及乳化剂按重量比溶于适量酒精，再将混合 物料与1kg钢球转移至球磨罐15内，各组分配比如下所示：

成分名称	球形铁硅铝	硅烷偶联剂	硬脂酸	乳化剂	酒精
						添加量	10kg	10g	20g	5g	1kg

设置球磨时间12h，球磨电机11转动频率20-40Hz，磁轴沿滑轨33转动速度200r/min。球磨后粉体称重，经球形粉过滤筛过滤后，称重计算剩余粉体所占总重的比例，确定其片状粉体占比w%。将片状粉体、聚氨酯树脂和环己酮按1：1：5混合，均匀搅拌后制成浆料，涂覆至离型膜上，压制后制成电磁屏蔽材料所需的吸波片材，测量其产品的有效磁导率μ。

不同球磨工艺下，其不同球磨频率，片状粉所占比例及其制成吸波片材所具有的有效磁导率对比数据如下表所示：

可见采用本发明提供的金属粉体片状化处理设备制备的粉体制成的吸波片片材的磁导率明显高于传统工艺制备的粉体制成的吸波片片材的磁导率，同样球磨时间的情况下，处于通电线圈32产生的磁场环境下球磨获得片状金属粉体性能明显优于采用传统工艺球磨获得的片状金属粉体的性能；同等球磨时间处于相同磁场强度下的，10kg的球形铁硅铝在电机11的转动频率为25-30hz范围内其片状粉占比更高90%以上，并且由其制备的吸波片片材的磁导率达到140以上，并且其制备的吸波片片材的磁导率性能达到140H/m以上。

实施例3

将雾化铁硅铝球形粉、硅烷偶联剂、硬脂酸及乳化剂按重量比溶于适量酒精，再将混合 物料与1kg钢球转移至球磨罐15内，各组分配比如下所示：

成分名称	球形铁硅铝	硅烷偶联剂	硬脂酸	乳化剂	酒精
						添加量	10kg	10g	20g	5g	1kg

设置球磨时间12h，球磨电机11转动频率25Hz，磁轴沿滑轨33转动速度100-300r/min。球磨后粉体称重，经球形粉过滤筛过滤后，称重计算剩余粉体所占总重的比例，确定其片状粉体占比w%。将片状粉体、聚氨酯树脂和环己酮按1：1：5混合，均匀搅拌后制成浆料，涂覆至离型膜上，压制后制成电磁屏蔽材料所需的吸波片材，测量其产品的有效磁导率μ。

不同球磨工艺下，其不同球磨频率，片状粉所占比例及其制成吸波片材所具有的有效磁导率对比数据如下表所示：

可见采用本发明提供的金属粉体片状化处理设备制备的粉体制成的吸波片片材的磁导率明显高于传统工艺制备的粉体制成的吸波片片材的磁导率，同样球磨时间的情况下，处于通电线圈32产生的磁场环境下球磨获得片状金属粉体性能明显优于采用传统工艺球磨获得的片状金属粉体的性能；同等电机11转动频率处于相同磁场强度下的，10kg的球形铁硅铝在电机11的转动频率为200-250r/min范围内其片状粉占比更高85%以上，并且由其制备的吸波片片材的磁导率达到135(H/m)以上。

综上所述，相较于传统球磨工艺，本发明专利具有以下优点：

1、金属粉体组成的浆料在磁轴的绕制线圈32产生的外部磁场作用下，可以更好的分散均匀，从而提高球磨效率及产品中片状粉的比例；

2、金属粉体在外部磁场作用下，可以稳定取向排布，较于传统的无序性碰撞球磨，可以使金属粉体能够稳定取向排布，在提高碰撞概率的同时，减少碰撞时对粉体破坏，极大的金属粉体的片状化程度。，

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属粉体片状化处理设备，其特征在于，包括球磨机和设于其周向的多个磁轴，所述磁轴包括球铁芯和绕制于铁芯上的线圈，球磨机的球磨罐外设有可供磁轴围绕球磨罐转动的滑轨，球磨机的球磨罐内盛有金属粉体和球磨助剂的料浆，电机带动搅拌桨搅拌料浆，线圈通入交流电后产生磁场，通过中频交变电源控制磁场的频率和强度，稳定金属粉体的取向排布，减少碰撞对粉体的破坏，提升金属粉体的片状化程度。

2.根据权利要求1所述的金属粉体片状化处理设备，其特征在于，所述球磨罐坐设于循环水槽中，所述循环水槽的外围设有联通循环水槽上部和下部的水管。

3.根据权利要求1所述的金属粉体片状化处理设备，其特征在于，所述球磨机为立式球磨机。

4.根据权利要求1所述的金属粉体片状化处理设备，其特征在于，所述球磨罐的侧壁中上部设有进料口。

5.一种利用如权利要求1-4中任一项所述的金属粉体片状化处理设备进行金属粉体片状化处理的方法，其特征在于，所述磁轴围绕球磨罐转动的速度为150-300r/min，电机转动频率范围为10-40Hz。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，球磨电机转动频率20-30Hz，磁轴沿滑轨转动速度150-300r/min。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，球磨罐内料浆的球磨时间为4-12h。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法采用湿法进行球磨。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，球磨时使用的球磨助剂为硅烷偶联剂、硬脂酸和乳化剂。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述金属粉体为选自合金粉、铝粉、铜粉、银粉、锌粉其中的一种。