CN109622946A - 用于制备烧结金属-石墨复合材料的通用悬浮造粒方法 - Google Patents

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Abstract

本发明关于一种用于制备烧结金属‑石墨复合材料的通用悬浮造粒方法，其包含步骤：将石墨颗粒悬浮于一具流化腔室的气流中；向该流化腔室中引入粘结剂溶液；向该流化腔室中引入金属粉末；经过一预设的流化时间使石墨颗粒通过粘结剂与金属粉末粘连以形成芯粒；其中，该方法通过调节流化气压以及流化时间来使每个石墨颗粒上粘附一定厚度的金属层从而获得预定临界尺寸的芯粒，此时，超过该临界尺寸因流化气流难以支撑所述芯粒的重力，所述芯粒下落并收集于床体底部的物料仓。本发明所述方法通用性强，可适用于多种金属‑石墨复合材料制品的原料造粒工艺，所得的复合粉末芯经后续制成的物件的各物相分布均匀，密度均匀，力学性能良好。

Description

用于制备烧结金属-石墨复合材料的通用悬浮造粒方法
技术领域
本发明涉及烧结金属-石墨复合材料领域，具体涉及一种用于制备烧结金属-石墨复合材料的通用悬浮造粒方法。
背景技术
目前，烧结金属-石墨复合材料由于其较好的导电、导热性，优良的摩擦磨损性能，以及较低的成本，已广泛应用于摩擦材料、含油轴承、电接触材料、导电材料和机械零件材料等领域。这类材料一般是通过粉末冶金工艺制备而成，包括粉末预处理、混合、压制成型以及最终的烧结等一系列流程。
其中粉末的预处理及混合作为整个制备工艺的前端环节，其在很大程度上决定了最终材料中各物相的分布状态以及微观结构，对材料性能有着重要影响。一般而言，这类材料中包含了多种功能不同的物相。例如，摩擦材料包含了作为基体组元的金属/合金粉末，作为摩擦组元的陶瓷颗粒以及作为润滑组元的石墨等三类组分，而自润滑材料包含了作为基体的金属/合金粉末和以及作为润滑相的石墨等。这些原料粉末不仅在功能性上有着显著差异，而且在比重、颗粒形状和粒径等方面也存在巨大差别。因此，采用传统的混料设备及工艺，如V型混料机、搅拌器等，难以实现多种粉末的均匀混合，从而导致了材料成分的离析、密度不均，直接或间接地破坏了材料的性能，降低了使用寿命。常见地，在利用V型混料机等设备混合包含金属、陶瓷和石墨的复合粉末时，由于石墨较小的比重，其在混料过程中容易“浮”在复合粉末上层，使得最终制得的物件内外性能差异大，甚至出现掉块、崩边等现象，制约产品的正常使用。
另一方面，这类材料中的各个物相需要具有一定的形态和粒径才能发挥其特定的作用，如摩擦材料中硬质摩擦组元一般要求具有较为分明的棱角以及较大的粒径，才能保证其在与对偶啮合以提供充分摩擦阻力的同时自身不容易被拔出；而柔软的石墨颗粒只有具有较大的近片层状形态才能避免割裂基体并平行于摩擦面分布，保证材料良好的力学性能和摩擦性能。因此，这就需要在粉料能被均匀混合的同时避免粉体的形态和粒径被破坏。而显然现有的球磨、高速搅拌等工艺不利于实现这一点。
为防止混合过程中由于石墨比重小而导致的成分离析，通常会在粉末混合前在其中加入一定量的粘结剂，借助机械混合时粉末之间的相互接触使金属与石墨粉末通过粘结剂相互粘连而形成包覆有金属外层的石墨芯粒，也即造粒。然而，在此过程中金属与石墨粉末之间不可避免地产生相互摩擦、碰撞，造成石墨层片滑移并脱落出细小的石墨微晶，这些石墨微晶很容易粘附在金属粉末表面，阻碍了金属-金属颗粒之间的烧结扩散过程，严重影响了材料最终的力学性能。
发明内容
为解决上述问题，我们借鉴流化床造粒的工作原理，提供了一种借助流化床对金属-石墨复合粉末进行悬浮造粒的粉末预处理方法。其是利用流体浮力与颗粒重力的相互作用，让大量复合粉末在一定体积的加工容器内悬浮于运动的流体之中，使颗粒具有流体的某些表观特性，即实现流态化；再借助内部机械装置产生的气流扰动，让悬浮于其中的固体粉末产生类似液体的均匀“混合”过程。与此同时，以一定的流量向容器腔体中喷入粘结剂，使金属粉末包覆于石墨颗粒表面形成一种石墨-金属的“芯-壳结构”(简称，芯粒)，实现悬浮造粒，同时避免了原料粉末形态和性质的破坏。通过改变工艺参数可实现对芯粒中各物相比例的调控，另外该方法所得的芯粒可以通过后续的分级、筛选等流程进一步得到尺寸可控的预处理粉末，用于进行后续的混合、压制及烧结过程。
通过该方法所制备的烧结金属-石墨复合材料可有效克服由于原料粉末混合不均所导致的成分离析、密度不均等问题，并解决由此所引发的材料性能不稳定问题，提高材料的服役寿命。此外，该方法自动化程度高，参数可控，有利于实现大规模工业化生产。
为了实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案：一种用于制备烧结金属-石墨复合材料的通用悬浮造粒方法，具体包括以下步骤：
S1将石墨颗粒悬浮于一个具有流化腔室的气流中；
其中，优选地，该加工容器可以是流化床造粒设备，流化腔室的容积优选为2.3～6.7L，置于该流化腔室中的石墨总质量优选为300～1200g；
S1将石墨颗粒悬浮于一个具有流化腔室的气流中；
S21向该流化腔室中引入粘结剂溶液；优选地，具体是采用采用顶喷方式引入粘结剂溶液，喷液速率优选为0.5～6g/min；
S22向该流化腔室中引入金属粉末；优选地，具体来说是了采用切线喷方式引入金属粉末，流量优选为50～200g/min；
步骤S22与步骤S21同时进行；
S3经过一预设的流化时间使石墨颗粒通过粘结剂与金属粉末粘连以形成芯粒；优选地，流化时间优选为0.5-2h。
其中，通过调节该流化腔室内的流化气压以及流化时间来使每个石墨颗粒上粘附一定厚度的金属层从而获得预定临界尺寸(V临界)的芯粒，此时，超过该临界尺寸因流化气流难以支撑所述芯粒的重力，所述芯粒下落并收集于床体底部的物料仓。
优选地，在步骤S1中，所述的流化床优选为Midi Glatt型流化床，该设备应具有材料加工区、位于加工区域正下方的可旋转布风板，以及用于将气态流体输送通过所述加工区域并使其中的复合粉末循环流动的装置。
优选地，在步骤S1中，所述流化气为经过过滤、除湿的干燥空气，温度15～25℃，流化气压优选为0.12-0.48Bar。
优选地，在步骤S1中，所述石墨为鳞片石墨、人造石墨、膨胀石墨和胶体石墨中的一种或几种，颗粒尺寸优选为150-550μm。
优选地，在步骤S2中，所述粘结剂溶液优选为聚乙烯醇、聚乙二醇，溶剂可以是有机溶剂，优选乙醇或三氯乙烯。
优选地，在步骤S2中，所述金属粉末优选密度为2.7～9.0g/cm3的单一金属或两种或更多种的混合物粉末，所述金属粉末可以是铜及其合金、铁及其合金、铝、铬、镍、钴、锡等，金属颗粒尺寸优选1～150μm。
优选地，在步骤S2中，所述金属粉末应占金属粉、粘结剂和石墨混合物的重量百分比大于等于70％且小于等于92％。粘结剂应占混合物的重量百分比小于等于6％，优选小于等于3％，更优选小于等于1％。
优选地，在步骤S3中，经过一定的流化时间使每个石墨颗粒上粘附一定厚度的金属层从而获得预定临界尺寸(V临界)。每个芯粒的平均尺寸可以为石墨颗粒平均直径的最高值但小于等于4倍，优选小于等于3倍，更优选小于等于2倍。
本发明还提供一种用于制备烧结金属-石墨复合材料的通用悬浮造粒方法，运用流化床进行造粒，所述流化床包括一个流化腔室，包含步骤：
S1从流化床顶部引入金属粉末，并经均匀分布后在重力作用下进入一个具有流化腔室的流化气流中，在流化气流作用下，金属粉末在高度方向上处于悬浮状态，即不下降或缓速下降状态；
S2向该流化腔室中引入粘结剂，所述粘结剂从所述流化腔室的周围径向向中心喷洒到悬浮的金属粉末上；
S3将石墨粉末从所述流化腔室底部以切线方向引入，在流化其他作用下，旋转上浮分散地进入该流化腔室，并与该悬浮的金属粉末相碰撞粘结在一起；
经过一预设的流化时间使石墨颗粒通过粘结剂与金属粉末粘连以形成芯粒；其中，通过调节该流化腔室内的流化气压以及流化时间来使每个石墨颗粒上粘附一定厚度的金属层从而获得预定临界尺寸V临界的芯粒，此时，超过该临界尺寸因流化气流难以支撑所述芯粒的重力，所述芯粒下落并收集于床体底部的物料仓。
本发明还提供了一种流化床，主要包括加工区、金属粉进口、粘结剂进口、气流入口、喷头、气流喷头，其还包括：旋转布风板及粉料循环流动装置、石墨颗粒储料仓、石墨颗粒负压输送管道，其中，金属粉进口与喷头相连，气流入口与旋转布风板相连使输入的气流通过旋转布风板上的气流喷头喷入加工区；石墨颗粒通过与石墨颗粒储料仓连接的负压输送管道引入加工区，并通过气流使其悬浮于加工区中实现流态化。
优选地，该流化床在加工区上方还设有粉料循环流动装置。
优选地，喷头及加工区之间还设有导流筒、切线喷转盘。
优选地，该流化床由分离器2、溢流堰11及金属粉出口1构成回收分离循环结构。
根据上述技术方案，其技术效果包括：
①、相对于采用混料机、搅拌器等现有方法，本发明采用的上述方法得到的复合粉末芯粒尺寸可控，流动性好，成分均匀，无团聚、离析现象，粉末形态及特性完好保留。复合粉末经后续的混合、压制、烧结工艺可制成各物相分布均匀，密度均匀，力学性能良好的物件。
②、该方法的通用性强，造粒所得的芯粒后续可与其他粉末再进行混合，从而可适用于多种金属-石墨复合材料制品的原料造粒工艺，例如烧结金属自润滑材料、摩擦材料等。
③、该方法创造性的对现有的常规流化床设备进行改进，采用了可旋转布风板，并在加工区域加入了可使粉料循环流动的装置，使其可用于不同物性的粉料的混合。
④、该方法自动化程度高，参数可控，有利于实现大规模工业化生产。
附图说明
图1为本发明方法中一个实施例的流化床的结构示意简图。
图2为本发明方法中另一个实施例的流化床的结构示意简图。
[主要元件符号说明]
1、金属粉出口，2、分离器，3、循环泵，4、进口，5、气流喷头，6、沉降挡板，7、沉降斗，8、芯粒储存斗，9、芯粒排出口，10、粉料循环流动装置，11、溢流堰，12、加工区，13、导流筒，14、喷头，15、气流入口，16、气泵，17、切线喷转盘，18、旋转布风板，19、粘结剂进口，20、粘结剂输送泵,21、储料仓，22、负压输送管道。
具体实施方式
本发明所采用的技术方案主要构思如下：
一种用于制备烧结金属-石墨复合材料的通用悬浮造粒方法，主要包括以下步骤：
S1将石墨颗粒悬浮于一个具有流化腔室的气流中；
其中，优选地，该加工容器可以是流化床造粒设备，流化腔室的容积优选为2.3～6.7L，置于该流化腔室中的石墨总质量优选为300～1200g；
S1将石墨颗粒悬浮于一个具有流化腔室的气流中；
S21向该流化腔室中引入粘结剂溶液；优选地，具体是采用采用顶喷方式引入粘结剂溶液，喷液速率优选为0.5～6g/min；
S22向该流化腔室中引入金属粉末；优选地，具体是采用切线喷方式引入金属粉末，流量优选为50～200g/min；
步骤S22与步骤S21同时进行；
S3经过一预设的流化时间使石墨颗粒通过粘结剂与金属粉末粘连以形成芯粒；优选地，流化时间优选为0.5-2h。
其中，通过调节该流化腔室内的流化气压以及流化时间来使每个石墨颗粒上粘附一定厚度的金属层从而获得预定临界尺寸(V临界)的芯粒，此时，超过该临界尺寸因流化气流难以支撑所述芯粒的重力，所述芯粒下落并收集于床体底部的物料仓。实现该方法的设备应具有材料加工区、位于加工区域正下方的可旋转布风板，以及用于将气态流体输送通过所述加工区域并使其中的复合粉末循环流动的装置。
在本发明的具体实施例中，流化床选为Midi Glatt型流化床，并做了相应的改进，如图1所示，其为为实现本发明的方法，在本发明中提供的一种流化床的结构示意简图。其是为了实现本发明的上述方法，对现有常规流化床设备进行了改进，主要是采用了可旋转布风板，并在加工区域加入了可使粉料循环流动的装置，使其可用于不同物性的粉料的混合。
该流化床主要结构包括：金属粉出口1，分离器2，循环泵3，进口4，气流喷头5，沉降挡板6，沉降斗7，芯粒储存斗8，芯粒排出口9，粉料循环流动装置10，溢流堰11，加工区12，导流筒13，喷头14，气流入口15，气泵16，切线喷转盘17，旋转布风板18，粘结剂进口19，粘结剂输送泵20，储料仓21、负压输送管道22。
其中，主要工艺流程是：气流入口15与旋转布风板18相连使输入的气流通过旋转布风板18上的气流喷头5喷入加工区12，将石墨颗粒通过与储料仓21连接的负压输送管道22引入加工区12，并通过气流使其悬浮于加工区12中实现流态化，采用顶喷方式通过粘结剂进口19将粘结剂溶液引入加工区12，同时通过进口4与喷头14相连，将金属粉由喷头14经导流筒13、切线喷转盘17引入加工区12，以将不同物性的粉料的混合。经过一预设的流化时间使石墨颗粒通过粘结剂与金属粉末粘连以形成芯粒；其中，通过调节该流化腔室内的流化气压以及流化时间来使每个石墨颗粒上粘附一定厚度的金属层从而获得预定临界尺寸V临界的芯粒，此时，超过该临界尺寸因流化气流难以支撑所述芯粒的重力，所述芯粒下落沉降并经过挡板6、沉降斗落入芯粒储存斗8，然后可由芯粒排出口9排出成品。
另外，在加工区12上方还设有粉料循环流动装置10，该装置可通过叶片的多种旋转方式在加工区12中形成紊流，以提高粉料的混合效率，避免同种粉料的团聚，从而并提高芯粒的产率。另外，由分离器2、溢流堰11及金属粉出口1构成回收分离循环结构。
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明的具体实施例均是采用上述流化床做的实验。
实施例1
S1：将1000g粒径为400-550μm的鳞片石墨粉末悬浮于6L的Midi Glatt型流化床气流中；流化气体为干燥空气，温度15℃，流化气压0.45Bar。
S21:采用顶喷方式引入粘结剂溶液，粘结剂为聚乙烯醇，喷液速率为2.1g/min。
S22:采用切线喷方式引入金属粉末，金属粉末为铜(18-48μm)、铁(23-75μm)和铬铁(80-230μm)的混合粉末，重量比为80/15/5、控制流量为92g/min。
其中，步骤S22与步骤S21同时进行。
S3:控制流化时间为1.6h。由此得到的预处理粉末经过干燥，得到复合粉末A。
实施例2：
S1：将500g粒径为200-350μm的人造石墨和膨胀石墨混合粉末(重量比为1:1)悬浮于4.4L的Midi Glatt型流化床气流中；流化气体为干燥空气，温度25℃，流化气压0.27Bar。
S21:采用顶喷方式引入粘结剂溶液，粘结剂为聚乙烯醇，喷液速率为1.8g/min。
S22:采用切线喷方式引入金属粉末，金属粉末为铜(4-10μm)、铁(10-18μm)和镍(23-45μm)的混合粉末，重量比为63/24/13，流量为110g/min。
其中，步骤S22滞后于步骤S21约5s～60s。
S3:控制流化时间为0.8h。由此得到的预处理粉末经过干燥，得到复合粉末B。
实施例3：
S1:将800g粒径为300-450μm的人造石墨粉末悬浮于3.75L的Midi Glatt型流化床气流中；流化气体为干燥空气，温度20℃，流化气压0.38Bar。
S21:采用顶喷方式引入粘结剂溶液，粘结剂为聚乙烯醇，喷液速率为0.75g/min。
S22:采用切线喷方式引入金属粉末，金属粉末为铜(10-25μm)、铁(13-45μm)和铬(48-75μm)的混合粉末，重量比为72/20/8，流量为62g/min。
其中，步骤S22与步骤S21同时进行。
S3:控制流化时间为1.2h。将由此得到的预处理粉末经过干燥，得到复合粉末C。
实施例4
考虑到人造石墨和膨胀石墨非常轻，而金属粉末铜(10-25μm)等比较重，本实施例是在图1的基础上，进一步改进，改进方式如下：在分离器2上方或下方叠置一个电动筛41，金属粉末从电动筛41上部进入，且经过电动筛41后均匀地洒到加工区12。石墨粉从下部进入到加工区12，与从上部进入的金属粉末正面相撞。粘结剂经粘结剂输送泵20进入加工区12，并沿加工区12的环向喷向加工区12内的金属粉末与石墨粉上。由于石墨粉较轻，必然在旋风气流的作用下不断上升，且需经过分离器2后从顶部的石墨粉出口1’出来，但因从上部进入的金属粉不断经过电动筛41的分布而形成金属粉末帘，阻止石墨粉过快从加工区12出去。
其中，主要工艺流程是：气流入口15与旋转布风板18相连使输入的气流通过旋转布风板18上的气流喷头5喷入加工区12，首先通过进口42送入金属粉末，金属粉末经电动筛41的均布后，进入加工区12内，然后将石墨颗粒循环泵3与喷头14相连，将石墨粉由喷头14经导流筒13、切线喷转盘17引入加工区12，并通过气流使其悬浮于加工区12中实现流态化，采用径向向中心喷入粘结剂的方式，通过粘结剂进口19将粘结剂溶液引入加工区12，粘结剂主要喷洒到金属粉末的表面，使金属粉末捕捉上升旋转的石墨粉。未被捕捉的石墨粉由于过轻且过细，穿过分离器2和电动筛41后从石墨粉出口1’出来，并被循环收集后被循环泵3再次输入到加工区12内。经过一预设的流化时间，使石墨颗粒通过粘结剂与金属粉末粘连以形成芯粒；其中，通过调节该流化腔室内的流化气压以及流化时间来使每个金属粒上粘附一定厚度的石墨层从而获得预定临界尺寸V临界的芯粒，此时，超过该临界尺寸因流化气流难以支撑所述芯粒的重量，导致所述芯粒下落沉降并经过挡板6、沉降斗落入芯粒储存斗8，然后可由芯粒排出口9排出成品。
另外，在加工区12上方还设有粉料循环流动装置10，该装置可通过叶片的多种旋转方式在加工区12中形成紊流，以提高粉料的混合效率，避免同种粉料的团聚，从而并提高芯粒的产率。
本实施例运用图2所示的流化床，造粒过程为：
S1：从顶部引入金属粉末，金属粉末为铜(18-48μm)、铁(23-75μm)和铬铁(80-230μm)的混合粉末，重量比为80/15/5、控制流量为92g/min，并经电动筛均匀布置进入加工区；
S21：由周围径向向中心喷入粘结剂溶液，粘结剂为聚乙烯醇，喷液速率为2.1g/min。
S22：将1000g粒径为400-550μm的鳞片石墨粉末从加工区12的下方以切线方向引入，在流化其他作用下，旋转漂浮分散地进入加工区12；流化气体为干燥空气，温度15℃，流化气压0.45Bar。
其中，步骤S22与步骤S21可以同时进行或分步进行。
S3:控制流化时间为1.6h。由此得到的预处理粉末经过干燥，得到复合粉末A。
其中金属粉末进入加工区12前几乎为自由落体，进入加工区后被气流产生上浮力，处于悬浮状，在竖直方向不下降或极慢速(0.01～0.05m/min)下降状态,与上浮旋转的石墨粉相碰。只有捕捉了足够重量石墨粉后，金属粉末变得更重，才会在重力作用下继续下降沉到流化床底部。
对比例1
本对比例提供的复合粉末D，其工艺方法与实施例3的差异在于：本对比例中，是采用传统的V型混料设备对多种原料粉末进行混合。在该V型混料设备中加入的组分，包括按重量比：铜粉60％、铁粉16％、铬粉6％、石墨16％、聚乙烯醇2％。
上述粉料置于3.75L的V型混料设备中混合1.2h，得到复合粉末D。
测试方法
为确认本发明的技术效果，按照如下的方法作对比测试：
对本发明实施例1-3和对比例1所得的复合粉末A-D分别取上层、中层和下层的粉料各20g，在450MPa压力下压制得到素坯；将素坯在980℃、升温速率5℃/min，氮氢混合气氛(气体流量比：氮气：氢气＝3:1)保护下通过无压烧结工艺烧结0.8h，随炉冷却至室温，得到烧结金属-石墨复合材料试件A1、B1、C1、D1(上层)；A2、B2、C2、D2(中层)；A3、B3、C3、D3(下层)。通过阿基米德排水法测量试件的密度，所得结果列于表1。
表1烧结金属-石墨复合材料A-D试件的密度(g/cm3)
同时根据GBT 6569-2006对各试件的弯曲强度进行检测，所得结果列于表2。
表2烧结金属-石墨复合材料A-D试件的弯曲强度
通过上述实施例和对比例的结果对比，可以说明通过本发明所得的混合粉末成分均匀，无离析现象。复合粉末经后续的混合、压制、烧结工艺可制成各物相分布均匀，密度均匀，力学性能良好的物件。
综上，本发明借鉴了流化床造粒的工作原理，提供了一种用于制备烧结金属-石墨复合材料的通用悬浮造粒方法，所述方法的原理及工作过程包括：首先将石墨粉末悬浮在流化床设备中，该流化床设备具有材料加工区、位于加工区域正下方的可旋转布风板，以及用于将气态流体输送通过所述加工区域并使其中的复合粉末循环流动的装置。分别采用顶喷和切线喷方式引入合适的粘结剂和金属粉末，通过控制流化气压和流化时间以获得预定尺寸的芯粒，达到预定尺寸的芯粒被收集于床体底部的物料仓，经过后续的干燥可获得成分均匀、无离析、原料粉末形态和性质保留完好的金属-石墨复合粉末。
本发明所述的方法通用性强，可适用于多种金属-石墨复合材料制品的原料造粒工艺，所得的复合粉末芯粒经后续的混合、压制、烧结工艺可制成各物相分布均匀，密度均匀，力学性能良好的物件。该方法自动化程度高，参数可控，有利于实现大规模工业化生产。其中本领域技术人员所知晓的是，上述各实施例的各技术特征是可以根据需要进行组合的。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于制备烧结金属-石墨复合材料的通用悬浮造粒方法，其特征在于，包含步骤：
S1将石墨颗粒悬浮于一个具有流化腔室的气流中；
S21向该流化腔室中引入粘结剂溶液；
S22向该流化腔室中引入金属粉末；
步骤S22与步骤S21同时进行；
S3经过一预设的流化时间使石墨颗粒通过粘结剂与金属粉末粘连以形成芯粒；
其中，通过调节该流化腔室内的流化气压以及流化时间来使每个石墨颗粒上粘附一定厚度的金属层从而获得预定临界尺寸V临界的芯粒，此时，超过该临界尺寸因流化气流难以支撑所述芯粒的重力，所述芯粒下落并收集于床体底部的物料仓。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述石墨为鳞片石墨、人造石墨、膨胀石墨和胶体石墨中的一种或几种，所述石墨总质量优选为300～1200g，所述石墨的颗粒尺寸优选为150-550μm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述的加工容器是流化床造粒设备，流化床优选为Midi Glatt型流化床，该设备具有材料加工区、位于加工区域正下方的可旋转布风板，以及用于将气态流体输送通过所述加工区域并使其中的复合粉末循环流动的装置，材料加工区容积优选为2.3～6.7L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述气流是流化气，为经过过滤、除湿的干燥空气，所述气流温度为15～25℃，所述气流气压优选为0.12-0.48Bar。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S21中，所述粘结剂溶液为聚乙烯醇、聚乙二醇，所述粘结剂溶液的溶剂为有机溶剂，优选为乙醇或三氯乙烯；引入方式为顶喷工艺，喷液速率优选为0.5～6g/min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S22中，所述金属粉末是密度为2.7～9.0g/cm3的单一金属或两种或两种以上的混合物粉末，所述金属粉末选择为铜及其合金、铁及其合金、铝、铬、镍、钴、锡集合中的一种或数种；所述金属粉末颗粒尺寸优选为1～150μm；引入方式为切线喷工艺，流量优选为50-200g/min。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S22中，所述金属粉末占金属粉末、粘结剂和石墨混合物的总重量百分比大于等于70％且小于等于92％；所述粘结剂占混合物的重量百分比小于等于6％或小于等于3％或小于等于1％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的预定临界尺寸V临界为石墨颗粒平均直径的最高值但小于等于4倍或小于等于3倍或小于等于2倍。
9.一种用于制备烧结金属-石墨复合材料的通用悬浮造粒方法，运用流化床进行造粒，所述流化床包括一个流化腔室，其特征在于，包含步骤：
S1从流化床顶部引入金属粉末，并经均匀分布后在重力作用下进入一个具有流化腔室的流化气流中，在流化气流作用下，金属粉末在高度方向上处于悬浮状态，即不下降或缓速下降状态；
S2向该流化腔室中引入粘结剂，所述粘结剂从所述流化腔室的周围径向向中心喷洒到悬浮的金属粉末上；
S3将石墨粉末从所述流化腔室底部以切线方向引入，在流化气流作用下，旋转上浮分散地进入该流化腔室，并与该悬浮的金属粉末相碰撞粘结在一起；
经过一预设的流化时间使石墨颗粒通过粘结剂与金属粉末粘连以形成芯粒；
其中，通过调节该流化腔室内的流化气压以及流化时间来使每个石墨颗粒上粘附一定厚度的金属层从而获得预定临界尺寸V临界的芯粒，此时，超过该临界尺寸因流化气流难以支撑所述芯粒的重力，所述芯粒下落并收集于床体底部的物料仓。
10.一种应用于上述任一权利要求的流化床，主要包括加工区、金属粉进口、粘结剂进口、气流入口、喷头、气流喷头，其特征在于，其还包括：旋转布风板及粉料循环流动装置、石墨颗粒储料仓、石墨颗粒负压输送管道；
其中，金属粉进口与喷头相连，气流入口与旋转布风板相连使输入的气流通过旋转布风板上的气流喷头喷入加工区；石墨颗粒通过与石墨颗粒储料仓连接的负压输送管道引入加工区，并通过气流使其悬浮于加工区中实现流态化。
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