CN110576180B - 一种低氧含量钼粉的制备方法 - Google Patents

一种低氧含量钼粉的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低氧含量钼粉的制备方法，包括以下步骤：以2‑10微米钼粉为原料，通过冷等静压机150‑300MPa成型，然后用磨盘机破碎至100‑200目并过100目筛，将粉末在1000‑1500℃氢化处理，保温1‑5h，粉末降温至室温后经氮气气氛气流粉碎并过100目筛，获得平均粒度为100目、氧含量为50‑150ppm的钼粉。本发明工艺简单，直接在传统制备技术上延伸工艺，仅需少量投资，产能不受限制；更重要的是，氧含量极低，可把钼粉氧含量从一般的500‑700ppm降低至50‑150ppm。本发明的效果和益处是在制造成本、产品性能、规模化生产和环境友好等方面都展现出显著的竞争优势和利润空间。

Description

一种低氧含量钼粉的制备方法
技术领域
本发明涉及功能无机材料制备技术领域，尤其涉及一种低氧含量钼粉的制备方法。
背景技术
在钼制品的粉末冶金制备工艺中，钼粉的原料性能的优劣很大程度上影响着后续加工产品的质量，从原料钼酸铵到钼深加工制品的生产过程中，钼粉的制备是较为重要的环节。
按照钼粉的用途，钼粉的主要制备方法分为三类：供压制用的钼粉、供热喷涂用的球形钼粉和供特殊条件使用的超细钼粉。为了满足不同类型的钼粉需求，必须对制备各种钼粉的工艺进行研究。
目前传统制备技术生产出的钼粉一般应用于压制成型，用作制备粉末冶金制品，而有些特殊的粉末冶金制品对氧含量有很高的要求，需要对钼粉进行处理，才能达到使用要求。
常规钼粉粒度为2-10微米，氧含量为500-700ppm，对于一些有低氧含量要求的钼合金制品，尤其是烧结制程没有除氧能力的钼合金，迫切需要氧含量低于300ppm甚至100ppm的钼粉原料。小粒度的钼粉，尤其是平均粒度在10-20微米以下的钼粉，在空气环境下很容易吸附氧气，导致钼粉氧含量很容易达到500ppm以上，严重限制了其应用和钼合金制品的性能。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种低氧含量钼粉的制备方法，其工艺简单，生产成本低。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种低氧含量钼粉的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将钼粉原料在冷等静压机中成型得到钼块；
步骤2：将成型后的钼块经磨盘机破碎至100-200目；
步骤3：对步骤2破碎造粒后的钼粉进行高温处理；
步骤4：对步骤3处理完毕的钼粉降低至室温后，钼粉经惰性气体气氛气流粉碎并过100目筛得到氧含量为50-150ppm的低氧含量钼粉。
进一步地，所述钼粉原料的粒度为2-10微米。
进一步地，冷等静压成型的压力为150-300MPa。
进一步地，步骤1成型的钼块的致密度为50-70％。
进一步地，步骤3中的高温处理温度为1000-1500℃。
进一步地，在最高煅烧温度保温1-5h。
进一步地，步骤3中的高温处理过程中通入氢气。
进一步地，通入的氢气为高纯氢气，纯度大于99.99％。
进一步地，高温处理过程中通入氢气的流量为5-30m3/h。
进一步地，所述惰性气体为纯度为99.99％以上的高纯氮气。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：鉴于小粒度的钼粉极易吸附氧，导致钼粉原料中的氧含量在混料、成型过程中很容易达到500-700ppm，故对钼粉进行造粒，然后再用高温氢气煅烧的办法除氧，则钼粉的吸氧能力则大幅度下降，即使在空气中存放或使用，氧含量也会保持相对稳定。
本发明以常规钼粉为原料，通过冷等静压成型成致密的块体，再经过磨盘机破碎至一定粒度，造粒后的粉末经过高温氢气处理及气流粉碎，获得低氧含量的钼粉。
本发明工艺简单，直接在传统制备技术上延伸工艺，仅需增加少量投资，产能不受限制；更重要的是，氧含量降低明显，可把氧含量从500-700ppm降低至50-150ppm。
本发明的效果和益处是在制造成本、产品性能、规模化生产和环境保护等方面都展现出显著的竞争优势。
附图说明
图1为本发明100目钼粉示意图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
一种低氧含量钼粉的制备方法，包括以下步骤：以2-10微米钼粉为原料，通过冷等静压机150-300MPa成型，然后用磨盘机破碎至100-200目并过100目筛，将粉末在1000-1500℃氢化处理，保温1-5h，粉末降温至室温后经氮气气氛气流粉碎并过100目筛，获得平均粒度为100目、氧含量为50-150ppm的钼粉，如图1所示。
本发明其中所用钼粉为氧化钼、钼酸铵等经过500-1200℃高温氢气还原后获得的钼粉，这种钼粉原料一般粒度为2-10微米，经过混料处理后，为大宗化工用制品，也是因为其制备工艺决定该种原料的粒度比较小。市场上出售的该类钼粉氧含量一般在500-700ppm，无法应用于对氧含量要求严格的行业。
本发明钼粉的成型提及冷等静压成型，同时也可以用油压机来成型，只有能实现粉末到块体，并达到一定的致密度，实现粉末的相互粘结，完成造粒的目的。其中致密度为50-70％，优选致密度60-70％，最佳为65-70％。对于致密度＞70％的情况，采用冷压成型需要较大的压力才能实现，不利于产业化应用。
本发明钼粉块体的破碎不局限于磨盘机，其目的为实现钼块由块体到粉态的破碎，便于在后续高温氢气还原的过程中使氧含量降低至很低的水平。正常的钼粉生产还原温度一般为800-1100℃，而本发明选择1000-1500℃的煅烧温度，一方面是为了充分的除氧，使钼粉中的氧含量尽可能低，另一方面也是为了使钼颗粒之中的2-10微米的微小粒子紧密的烧结在一起，降低其表面活性，使其吸附氧气的能力大幅度降低。
本发明采用氮气气氛的气流粉碎的目的是为了保证钼粉的纯度，一方面是为了避免金属杂质的污染，另一方面是为了避免与氧气的接触，以至于在破碎完毕后的过筛过程也在氮气保护环境下完成。其中破碎过程不局限于气流粉碎，也可以由球磨机来完成，同时也不局限于使用氮气作为保护气氛，氩气、氦气等也拥有更好的保护效果，只是因为氮气价格相对便宜，性价比较高。
实施例1：
选择钼粉原料为D50＝4.5微米的钼粉，氧含量为680ppm。
称量15kg钼粉放入橡胶包套中，并用振动平台振实，密封完毕后在冷等静压机中285MPa下成型，保压时间为2分钟；压制完毕后，测试钼块体致密度为67％。
继续把钼块放入橡胶包套中，用铁锤敲击，使钼块碎裂成小块，然后把钼块转移至氧化锆材质的磨盘机上进行进一步破碎，破碎完毕的颗粒过100目筛网。
把破碎过筛的钼粉放置入大小为300*500mm的钼舟托盘上，防止均匀，然后在1350℃的氢气环境下煅烧保温3h。
煅烧完毕后，降低至室温，把粘结成的大块用橡胶锤敲碎，然后立刻转移至气流粉碎机中进行破碎，采用99.99％的高纯氮气作为破碎气流，破碎完毕后在氮气气氛下经过100目振动筛并真空包装，避免粉末在空气环境下长期放置进一步吸氧。
经过氧氮测试仪的测试分析，所获得的钼粉氧含量为95ppm，同时钼粉在空气环境下存放8小时，氧含量为135ppm。
实施例2：
选择钼粉原料为D50＝4.5微米的钼粉，氧含量为680ppm。
1、称量15kg钼粉放入橡胶包套中，并用振动平台振实，密封完毕后在冷等静压机中150MPa下成型，保压时间为2分钟，压制完毕后，测试钼块体致密度为53％。
2、继续把钼块放入橡胶包套中，用铁锤敲击，使钼块碎裂成小块，然后把钼块转移至氧化锆材质的磨盘机上进行进一步破碎，破碎完毕的颗粒过100目筛网。
3、把破碎过筛的钼粉放置入大小为300*500mm的钼舟托盘上，防止均匀，然后在1150℃的氢气环境下煅烧保温2h。
4、煅烧完毕后，降低至室温，把粘结成的大块用橡胶锤敲碎，然后立刻转移至气流粉碎机中进行破碎，采用99.99％的高纯氮气作为破碎气流，破碎完毕后在氮气气氛下经过100目振动筛并真空包装，避免粉末在空气环境下长期放置进一步吸氧。
经过氧氮测试仪的测试分析，所获得的钼粉氧含量为125ppm，同时钼粉在空气环境下存放8小时，氧含量为150ppm。
实施例3：
选择钼粉原料为D50＝4.5微米的钼粉，氧含量为680ppm。
1、称量15kg钼粉放入橡胶包套中，并用振动平台振实，密封完毕后在冷等静压机中300MPa下成型，保压时间为5分钟，压制完毕后，测试钼块体致密度为69％。
2、继续把钼块放入橡胶包套中，用铁锤敲击，使钼块碎裂成小块，然后把钼块转移至氧化锆材质的磨盘机上进行进一步破碎，破碎完毕的颗粒过100目筛网。
3、把破碎过筛的钼粉放置入大小为300*500mm的钼舟托盘上，防止均匀，然后在1500℃的氢气环境下煅烧保温5h。
4、煅烧完毕后，降低至室温，把粘结成的大块用橡胶锤敲碎，然后立刻转移至气流粉碎机中进行破碎，采用99.99％的高纯氮气作为破碎气流，破碎完毕后在氮气气氛下经过100目振动筛并真空包装，避免粉末在空气环境下长期放置进一步吸氧。
经过氧氮测试仪的测试分析，所获得的钼粉氧含量为50ppm，同时钼粉在空气环境下存放8小时，氧含量为65ppm。
对比例1：
选择钼粉原料为D50＝4.5微米的钼粉，氧含量为680ppm。
1、称量15kg钼粉放入橡胶包套中，并用振动平台振实，密封完毕后在冷等静压机中270MPa下成型，保压时间为5分钟，压制完毕后，测试钼块体致密度为68％。
2、继续把钼块放入橡胶包套中，用铁锤敲击，使钼块碎裂成小块，然后把钼块转移至氧化锆材质的磨盘机上进行进一步破碎，破碎完毕的颗粒过100目筛网。
3、把破碎过筛的钼粉放置入大小为300*500mm的钼舟托盘上，防止均匀，然后在800℃的氢气环境下煅烧保温5h。
4、煅烧完毕后，降低至室温，把粘结成的大块用橡胶锤敲碎，然后立刻转移至气流粉碎机中进行破碎，采用99.99％的高纯氮气作为破碎气流，破碎完毕后在氮气气氛下经过100目振动筛并真空包装，避免粉末在空气环境下长期放置进一步吸氧。
经过氧氮测试仪的测试分析，所获得的钼粉氧含量为260ppm，同时钼粉在空气环境下存放8小时，氧含量为440ppm。
对比例2：
选择钼粉原料为D50＝4.5微米的钼粉，氧含量为680ppm。
1、称量15kg钼粉放入橡胶包套中，并用振动平台振实，密封完毕后在冷等静压机中280MPa下成型，保压时间为5分钟。压制完毕后，测试钼块体致密度为69％。
2、继续把钼块放入橡胶包套中，用铁锤敲击，使钼块碎裂成小块，然后把钼块转移至氧化锆材质的磨盘机上进行进一步破碎，破碎完毕的颗粒过100目筛网。
3、把破碎过筛的钼粉放置入大小为300*500mm的钼舟托盘上，防止均匀，然后在900℃的氢气环境下煅烧保温5h。
4、煅烧完毕后，降低至室温，把粘结成的大块用橡胶锤敲碎，然后立刻转移至气流粉碎机中进行破碎，破碎完毕后经过100目振动筛。
经过氧氮测试仪的测试分析，所获得的钼粉氧含量为290ppm，同时钼粉在空气环境下存放8小时，氧含量为430ppm。
上这实施例与对比例的钼粉的氧含量如下表：
表一：不同工艺条件下的钼粉氧含量
Figure BDA0002214775720000071
通过上表对比可以得知：本发明制备出的钼粉的氧含量明显低，低至50-150ppm。
综上所述，本发明的钼粉粒度可以在50-200微米可控，根据不同需求经过气流粉碎和振动筛进行处理，整个制备过程工艺简单，所用原料易得，没有废物排放，属于环保性技术；更重要的是，本发明的效果和益处是在制造成本、产品性能、规模化生产和环境友好等方面都展现出显著的竞争优势和利润空间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种低氧含量钼粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将钼粉原料在冷等静压机中成型得到钼块；
步骤2：将成型后的钼块经磨盘机破碎至100-200目；
步骤3：对步骤2破碎造粒后的钼粉进行高温处理，高温处理温度为1000-1500℃，在最高煅烧温度保温1-5h；
步骤4：对步骤3处理完毕的钼粉降低至室温后，钼粉经纯度为99.99％以上的高纯氮气气氛气流粉碎并过100目筛得到氧含量为50-150ppm的低氧含量钼粉。
2.如权利要求1所述的一种低氧含量钼粉的制备方法，其特征在于，所述钼粉原料的粒度为2-10微米。
3.如权利要求1所述的一种低氧含量钼粉的制备方法，其特征在于，冷等静压成型的压力为150-300MPa。
4.如权利要求3所述的一种低氧含量钼粉的制备方法，其特征在于，步骤1成型的钼块的致密度为50-70％。
5.如权利要求1所述的一种低氧含量钼粉的制备方法，其特征在于，步骤3中的高温处理过程中通入氢气。
6.如权利要求5所述的一种低氧含量钼粉的制备方法，其特征在于，通入的氢气为高纯氢气，纯度大于99.99％。
7.如权利要求5所述的一种低氧含量钼粉的制备方法，其特征在于，高温处理过程中通入氢气的流量为5-30m3/h。
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