CN112536444A - 一种制备高铬微磁金属球形粉末的方法 - Google Patents

一种制备高铬微磁金属球形粉末的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种制备高铬微磁金属球形粉末的方法，包括如下步骤，步骤一：在真空熔炼炉中依次加入Fe、C、S、P、Si、Mn、Ni、Cr、Cu，将真空熔炼炉加热到1750℃，保持30～60分钟；步骤二：在铁水中加入减渣剂、除渣剂；步骤三：在步骤二使得铁水具备流动性后，通过流体导向盘把铁水流入真空粉体制备桶中储存；步骤四：通过粉体收集漏斗将粉末化的铁水实现粉体和水的初步分离；步骤五：将步骤四得到的粉体输送至烘箱，烘箱温度调至70℃～350℃进行干燥8～16小时，得到可用的粉体；步骤六：在步骤五得出的粉体中加入稳定剂混合得到可直接使用的高铬微磁金属球形粉末。本发明能够批量化生产，提高产品的性能和纯度且适用范围广。

Description

一种制备高铬微磁金属球形粉末的方法
技术领域
本发明涉及金属球形粉末制备的技术领域，具体涉及一种制备高铬微磁金属球形粉末的方法。
背景技术
球形粉末通常指尺寸介于纳米到毫米之间的微粒子，颗粒形状为球形，由于其尺寸及性能的无可替代性，球形粉末常应用于太阳能电池、半导体集成电路、电子封装、精密制造、化学催化、生体材料等领域。为满足各方面要求，对粉末在尺寸均匀性及球形圆度上都有很高要求。高铬微磁金属球形粉末目前市面上没有很好的批量化生产解决方案，例如目前都是用金属研磨的方法制备高铬微磁金属球形粉末，该方法在生产过程中一个是金属研磨产量有限，不能够批量化生产，再则高铬微磁金属球形粉末本身具备弱磁性的特点在研磨生产过程当中摩擦造成金属金相结构发生变化而产生高磁性等一系列问题，并且在研磨过程当中和金属合金研磨头不断摩擦磨损，不可避免的合金研磨头的成分会混入高铬微磁金属球形粉末中间造成产品纯度发生变化，导致纯度降低。
发明内容
基于上述问题，本发明目的在于提供一种能够批量化生产，提高产品的性能和纯度且适用范围广的制备高铬微磁金属球形粉末的方法。
针对以上问题，提供了如下技术方案：一种制备高铬微磁金属球形粉末的方法，包括如下步骤：
步骤一：在真空熔炼炉中依次加入Fe、C、S、P、Si、Mn、Ni、Cr、Cu，其重量百分比为：C≤0.05%、S≤0.06%、P≤0.03%、Si≤1% 、Mn≤1% 、Ni：2%～5% 、Cr：18%～22% 、Cu：3.5%～4.5%，余量为Fe，将真空熔炼炉加热到1750℃，保持30～60分钟；
步骤二：真空熔炼炉内的金属熔化，形成铁水，在铁水中加入减渣剂、除渣剂；
步骤三：在步骤二使得铁水具备流动性后，通过流体导向盘把铁水流入真空粉体制备桶中储存，当储存至指定量后，通过高压水泵的增压将冲击介质直接冲击铁水本体，使得铁水粉末化；
步骤四：通过粉体收集漏斗将粉末化的铁水实现粉体和水的初步分离；
步骤五：将步骤四得到的粉体输送至烘箱，烘箱温度调至70℃～350℃进行干燥8～16小时，得到可用的粉体；
步骤六：在步骤五得出的粉体中加入稳定剂混合得到可直接使用的高铬微磁金属球形粉末。
优选的，所述步骤一中Fe的重量百分比≥75%。
优选的，所述步骤二中的减渣剂采用50g，除渣剂采用500g。
优选的，所述步骤三中的冲击介质的组成成分包括PH6.0中型过滤水、柔顺剂、润滑剂、清洗剂以及冷却液。
优选的，所述步骤三中铁水在流体导向盘上5min之内通过，进入真空粉体制备桶中。
优选的，所述步骤三中高压水泵的压强为200kpa～400kpa。
优选的，所述步骤六中稳定剂包括硬脂酸锌以及硬脂酸锂，其相对总体的粉末混合体的比例分别是2%、5%。
本发明的有益效果：1）通过采用各种元素和纯铁重新配置制备高铬微磁金属球形粉末，从而使产品能够批量化生产，使高铬微磁金属球形粉末在下游市场的批量运用；
2）采用本发明制备的高铬微磁金属球形粉末是用化学方法重新制备的，并不像原来运用物理方式简单改变产品形状，在改变产品形状过程中容易混入杂质，并使原来产品的金相性能发生改变，而本发明制备的高铬微磁金属球形粉末产品的纯度高且金相性能不会发生改变，性能好；
3）本发明可以根据金属金相特点结合下游客户使用过程中产生的新的需求不断调整高铬微磁金属球形粉末的金属元素成分比例，不断满足下游客户使用过程中产生的新的需求；
4）采用本发明的设备损耗率低，操作简单。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一种制备高铬微磁金属球形粉末的方法，包括如下步骤：
步骤一：在真空熔炼炉中依次加入Fe、C、S、P、Si、Mn、Ni、Cr、Cu，其重量百分比为：C≤0.05%、S≤0.06%、P≤0.03%、Si≤1% 、Mn≤1% 、Ni：2%～5% 、Cr：18%～22% 、Cu：3.5%～4.5%，余量为Fe，将真空熔炼炉加热到1750℃，保持30～60分钟；
步骤二：真空熔炼炉内的金属熔化，形成铁水，在铁水中加入减渣剂、除渣剂；
步骤三：在步骤二使得铁水具备流动性后，通过流体导向盘把铁水流入真空粉体制备桶中储存，当储存至指定量后，通过高压水泵的增压将冲击介质直接冲击铁水本体，使得铁水粉末化；
步骤四：通过粉体收集漏斗将粉末化的铁水实现粉体和水的初步分离；
步骤五：将步骤四得到的粉体输送至烘箱，烘箱温度调至70℃～350℃进行干燥8～16小时，得到可用的粉体；
步骤六：在步骤五得出的粉体中加入稳定剂混合得到可直接使用的高铬微磁金属球形粉末。
优选的，所述步骤一中Fe的重量百分比≥75%。
优选的，所述步骤二中的减渣剂采用50g，除渣剂采用500g。
优选的，所述步骤三中的冲击介质的组成成分包括PH6.0中型过滤水、柔顺剂、润滑剂、清洗剂以及冷却液。
优选的，所述步骤三中铁水在流体导向盘上5min之内通过，进入真空粉体制备桶中。
优选的，所述步骤三中高压水泵的压强为200kpa～400kpa。
优选的，所述步骤六中稳定剂包括硬脂酸锌以及硬脂酸锂，其相对总体的粉末混合体的比例分别是2%、5%。
实施例一
步骤一：在真空熔炼炉中依次加入75%的Fe、0.05%的C、0.03%的S、0.03%的P、0.25%的Si、0.5%的Mn、2%的Ni、18.64%的Cr、3.5%的Cu，将真空熔炼炉加热到1750℃，保持60分钟；
步骤二：真空熔炼炉内的金属熔化，形成铁水，在铁水中加入50g减渣剂、500g除渣剂；
步骤三：在步骤二使得铁水具备流动性后，通过流体导向盘在5min之内把铁水流入真空粉体制备桶中储存，当储存至25000升后，通过高压水泵200kpa的压强将冲击介质直接冲击铁水本体，使得铁水粉末化；
步骤四：通过粉体收集漏斗将粉末化的铁水实现粉体和水的初步分离；
步骤五：将步骤四得到的粉体输送至烘箱，烘箱温度调至350℃进行干燥8小时，得到可用的粉体；
步骤六：在步骤五得出的粉体中加入2%的硬脂酸锌以及5%的硬脂酸锂混合得到可直接使用的高铬微磁金属球形粉末。
实施例二
步骤一：在真空熔炼炉中依次加入75.6%的Fe、0.04%的C、0.04%的S、0.02%的P、0.26%的Si、0.4%的Mn、2%的Ni、18.14%的Cr、3.5%的Cu，将真空熔炼炉加热到1750℃，保持60分钟；
步骤二：真空熔炼炉内的金属熔化，形成铁水，在铁水中加入50g减渣剂、500g除渣剂；
步骤三：在步骤二使得铁水具备流动性后，通过流体导向盘在5min之内把铁水流入真空粉体制备桶中储存，当储存至25000升后，通过高压水泵300kpa的压强将冲击介质直接冲击铁水本体，使得铁水粉末化；
步骤四：通过粉体收集漏斗将粉末化的铁水实现粉体和水的初步分离；
步骤五：将步骤四得到的粉体输送至烘箱，烘箱温度调至300℃进行干燥8小时，得到可用的粉体；
步骤六：在步骤五得出的粉体中加入2%的硬脂酸锌以及5%的硬脂酸锂混合得到可直接使用的高铬微磁金属球形粉末。
实施例三
步骤一：在真空熔炼炉中依次加入75.6%的Fe、0.02%的C、0.06%的S、0.01%的P、0.07%的Si、0.4%的Mn、2.2%的Ni、18.14%的Cr、3.5%的Cu，将真空熔炼炉加热到1750℃，保持60分钟；
步骤二：真空熔炼炉内的金属熔化，形成铁水，在铁水中加入50g减渣剂、500g除渣剂；
步骤三：在步骤二使得铁水具备流动性后，通过流体导向盘在5min之内把铁水流入真空粉体制备桶中储存，当储存至25000升后，通过高压水泵400kpa的压强将冲击介质直接冲击铁水本体，使得铁水粉末化；
步骤四：通过粉体收集漏斗将粉末化的铁水实现粉体和水的初步分离；
步骤五：将步骤四得到的粉体输送至烘箱，烘箱温度调至70℃进行干燥16小时，得到可用的粉体；
步骤六：在步骤五得出的粉体中加入2%的硬脂酸锌以及5%的硬脂酸锂混合得到可直接使用的高铬微磁金属球形粉末。
实施例四
步骤一：在真空熔炼炉中依次加入75%的Fe、0.05%的C、0.03%的S、0.02%的P、0.06%的Si、0.6%的Mn、2.2%的Ni、18.44%的Cr、3.6%的Cu，将真空熔炼炉加热到1750℃，保持60分钟；
步骤二：真空熔炼炉内的金属熔化，形成铁水，在铁水中加入50g减渣剂、500g除渣剂；
步骤三：在步骤二使得铁水具备流动性后，通过流体导向盘在5min之内把铁水流入真空粉体制备桶中储存，当储存至25000升后，通过高压水泵200kpa的压强将冲击介质直接冲击铁水本体，使得铁水粉末化；
步骤四：通过粉体收集漏斗将粉末化的铁水实现粉体和水的初步分离；
步骤五：将步骤四得到的粉体输送至烘箱，烘箱温度调至260℃进行干燥10小时，得到可用的粉体；
步骤六：在步骤五得出的粉体中加入2%的硬脂酸锌以及5%的硬脂酸锂混合得到可直接使用的高铬微磁金属球形粉末。
实施例五
步骤一：在真空熔炼炉中依次加入75.5%的Fe、0.01%的C、0.05%的S、0.02%的P、0.08%的Si、0.6%的Mn、2.1%的Ni、18.04%的Cr、3.6%的Cu，将真空熔炼炉加热到1750℃，保持60分钟；
步骤二：真空熔炼炉内的金属熔化，形成铁水，在铁水中加入50g减渣剂、500g除渣剂；
步骤三：在步骤二使得铁水具备流动性后，通过流体导向盘在5min之内把铁水流入真空粉体制备桶中储存，当储存至25000升后，通过高压水泵350kpa的压强将冲击介质直接冲击铁水本体，使得铁水粉末化；
步骤四：通过粉体收集漏斗将粉末化的铁水实现粉体和水的初步分离；
步骤五：将步骤四得到的粉体输送至烘箱，烘箱温度调至200℃进行干燥10.5小时，得到可用的粉体；
步骤六：在步骤五得出的粉体中加入2%的硬脂酸锌以及5%的硬脂酸锂混合得到可直接使用的高铬微磁金属球形粉末。
通过本发明制备出的高铬微磁金属球形粉末的注射性能参数如下表（表1）：
参数 单位 典型值 参考范围 测试方法 备注
熔融指数 g/10mn 600 800 1000 600-1000 ISO 1133(190 ℃，21.6kg)
注坯密度 g/cm³ 5.08 5.10 5.12 5.08-5.12 ISO 3369
烧结密度 g/cm³ 8.10 8.20 8.30 8.10-8.30 ISO 3369
表1
表1中：熔融指数是指注射出来毛坯烧结固融指数；注胚密度是指注射成型的毛坯的密度；烧结密度是指注射出来的毛坯烧结出来的成品密度。
使用本方法生产的高铬微磁金属球形粉末是一种高铬低镍的合金粉体材料，形状为球形或者类球形，具有流动性好，保型佳的特点，能够适用于金属注射成型领域生产形状复杂、精度高的金属零部件，适用范围广。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，上述假设的这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种制备高铬微磁金属球形粉末的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：在真空熔炼炉中依次加入Fe、C、S、P、Si、Mn、Ni、Cr、Cu，其重量百分比为：C≤0.05%、S≤0.06%、P≤0.03%、Si≤1% 、Mn≤1% 、Ni：2%～5% 、Cr：18%～22% 、Cu：3.5%～4.5%，余量为Fe，将真空熔炼炉加热到1750℃，保持30～60分钟；
步骤二：真空熔炼炉内的金属熔化，形成铁水，在铁水中加入减渣剂、除渣剂；
步骤三：在步骤二使得铁水具备流动性后，通过流体导向盘把铁水流入真空粉体制备桶中储存，当储存至指定量后，通过高压水泵的增压将冲击介质直接冲击铁水本体，使得铁水粉末化；
步骤四：通过粉体收集漏斗将粉末化的铁水实现粉体和水的初步分离；
步骤五：将步骤四得到的粉体输送至烘箱，烘箱温度调至70℃～350℃进行干燥8～16小时，得到可用的粉体；
步骤六：在步骤五得出的粉体中加入稳定剂混合得到可直接使用的高铬微磁金属球形粉末。
2.根据权利要求1所述的一种制备高铬微磁金属球形粉末的方法，其特征在于：所述步骤一中Fe的重量百分比≥75%。
3.根据权利要求1所述的一种制备高铬微磁金属球形粉末的方法，其特征在于：所述步骤二中的减渣剂采用50g，除渣剂采用500g。
4.根据权利要求3所述的一种制备高铬微磁金属球形粉末的方法，其特征在于：所述步骤三中的冲击介质的组成成分包括PH6.0中型过滤水、柔顺剂、润滑剂、清洗剂以及冷却液。
5.根据权利要求1所述的一种制备高铬微磁金属球形粉末的方法，其特征在于：所述步骤三中铁水在流体导向盘上5min之内通过，进入真空粉体制备桶中。
6.根据权利要求1所述的一种制备高铬微磁金属球形粉末的方法，其特征在于：所述步骤三中高压水泵的压强为200kpa～400kpa。
7.根据权利要求1所述的一种制备高铬微磁金属球形粉末的方法，其特征在于：所述步骤六中稳定剂包括硬脂酸锌以及硬脂酸锂，其相对总体的粉末混合体的比例分别是2%、5%。
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