CN112893854A - 一种用氨水雾化金属或合金熔液制取金属、合金粉末的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用氨水雾化金属或合金熔液制取金属、合金粉末的方法。首先是配置氨水，将氨气通入去离子水中，根据需要，配置质量比1%‑35%的氨水。第二，根据目标产品的要求，配置并熔化金属液；第三，将整个雾化系统抽真空，加入氮气保护，高压水泵将氨水加压至10MPa‑150MPa，冲击从中间包漏下的金属或合金熔液流束，得到金属或合金粉末与氨水混合物；最后，在金属或合金粉末与氨水混合物沉淀后，氨水进入贮罐循环使用；湿的粉末经氮气保护下抽滤、烘干、筛分或气流分级，得到金属、合金粉末。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用高压液体射流冲击金属、合金熔液（下简称“金属液”）流束，制取超细金属、合金粉末的方法。具体地说，是利用液氨与水的混合液氨水，经加压至高压，高压氨水射流冲击金属液流束，将金属液流束冲击成细小微粒，得到超细金属、合金粉末的方法。本方法可以制造不含与氨反应的单质金属粉末、不锈钢及合金钢粉末、非晶粉末、纳米晶粉末。属微纳米金属材料、金属功能材料技术领域。
背景技术
随着金属粉末注射成型（MIM）、增材制造（3D打印）、软磁金属材料及电子元器件（电感、电磁屏蔽）、微波吸收材料、超硬材料制品等领域的发展与技术进步，对金属粉末在超细化（微、纳米粒径）、球形形貌、高纯度、好的流动性、大比表面积、质量均匀稳定等方面，要求越来越高。规模化地生产出满足上述高新技术领域要求的金属粉末，不锈钢及合金钢粉末，非晶粉末，纳米晶粉末，已成为行业的普遍追求。
金属粉末的制造方法多种多样。比如还原法，主要是通过将海绵铁破碎、球磨、还原，得到还原铁粉；电解法，主要生产单质的铁、镍、锰粉等；羰基法，是通热分解Fe(CO)5、Ni(CO)4，生产微、纳米铁粉、镍粉；离心法，熔化的金属液流被高速旋转的离心盘甩成细小液滴，得到金属或合金粉末，该法可以生产各种金属合金粉，但设备要求高，大规模生产受到限制。
既能生产单质金属粉末，又能生产不锈钢及合金钢粉末、非晶粉末、纳米晶粉末的生产技术，当属雾化法。雾化法又分为高压气雾化法、高压或超高压水雾化法两种。
高压气雾化法制粉，是用高压氮气或氩气作动力源，通过高压氮气或氩气的射流，冲击熔化的金属液流束，得到金属或合金粉末。此方法可以生产出球形、低氧含量的金属或合金粉末。但因高压气体在喷嘴喷出后，即刻扩散而没有方向性，导致冲击力减弱，比较难生产出平均粒径10μm以下的产品。要使喷出的气体接触到被雾化的金属液瞬间，尚有所需要的冲击力来雾化金属液流束达到雾化效果，就必须使气体喷嘴紧贴于金属液漏嘴（一般称之为紧耦式），尽量减小两者之间的距离，由于压缩气体从喷嘴喷出时的强烈扩散，气体可能扩散向金属液漏嘴，将金属液顶在漏嘴处，造成堵塞；严重时，将金属液向上顶出，迫使雾化中断。即使对雾化系统采取抽真空的措施，也难以避免堵塞漏嘴或金属液流束反冲问题的发生。上述原因导致气雾化制粉实现较为困难，限制了该技术的使用。
高压或超高压水雾化法制粉，是用高压或超高压水作动力源，通过高压或超高压水的射流，冲击熔化的金属液流束，得到金属或合金粉末。因高压或超高压水在喷出后，具有一定的方向性，即使高压水喷嘴与被雾化的金属液之间保持一定的距离（一般称之为分离式），当高压水接触到金属液时，仍有相当的能量来冲击金属液，达到雾化金属液流束的效果，使得水雾化制粉较容易实现。水雾化制粉虽然较容易实现，但其所制取的金属或合金粉末形貌不规则；由于水中含有活性氧，以及水遇到高温金属液时，在高温金属液催化下会有少量分解出氧，氧极易与高温金属反应，导致水雾化所制取的金属粉末氧含量较高，降低了质量，限制了水雾化制粉的使用。
发明内容
本发明利用高压氨水作为雾化动力源，高压氨水射流冲击金属流束，生产出颗粒球形、平均粒径20μm以下、氧含量低的超细金属、合金粉末。
具体地说，本发明是针对现有高压气雾化、高压或超高压水雾化技术的不足，创造性地运用液氨与水可以任意比例互溶，得到氨水，利用氨水物理、化学性质，制造金属、合金粉末。
氨水有沸点低（氨的比例不同，沸点不同）、气液体积比大、气化膨胀迅速的物理性质。当高压氨水射流冲击到高温金属液流束时，瞬间气化膨胀，给予金属液流束更大的冲击力，使得金属液流束被冲击成更加细微的液滴，也就是收得的粉末更细；氨水中的氨在射出后，瞬间气化，起到气雾化制粉中气的作用，使得粉末像气雾化粉一样为球形。
氨具有遇高温铁族元素，可部分被催化分解出H2+N2的化学性质。H2可还原水中的活性氧及水分解出的氧，使得制取的金属、合金粉末氧含量低，烧结活性好。
氨水是危险化学品，易挥发，挥发物对人有害；可燃，分解出的氢与空气接触，会爆炸；兼具还原、氧化性；碱性等。所以，利用氨水作为雾化介质，必须在全密闭的真空条件进行。
本发明是通过以下技术方案实现的：
配置氨水，将氨气通入去离子水中，根据需要，配置质量比1%-35%的氨水。
根据目标产品的要求，配置并熔化金属液。
将整个雾化系统抽真空，加入氮气保护，高压水泵将氨水加压至10MPa-150MPa，冲击从中间包漏下的金属液流束，得到金属粉末与氨水混合物。
金属粉末与氨水混合物沉淀后，氨水进入贮罐循环使用；湿的粉末经氮气保护下抽滤、烘干、筛分或气流分级，得到金属、合金粉末。
Claims (1)
1.一种用氨水雾化金属或合金熔液制取金属、合金粉末的方法，其特征在于用高压的氨水射流冲击金属液流束，制取金属、合金粉末。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20210604 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |