CN113579237A - 一种降低铜锡合金粉松装密度的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低铜锡合金粉松装密度的制备方法，选取高纯铜板和纯锡粉为原料，雾化时以0～5℃的水作为雾化水水源；熔炼过程中加入木炭，浇钢温度为1200～1300℃，雾化后粉末脱水干燥处理；使用推舟式还原炉通入氢气进行还原；将还原后得到的合金粉进行筛分；进行混料合批，得到成品铜锡合金粉。制备而成的合金粉末松装密度在3.0‑3.5g/cm3，较传统雾化法制备的成品合金粉末的松装密度在3.5‑4.0g/cm3，大大降低了其松装密度，利于压制后粉末的保型性；为高端的金刚石工具提供一种优质原材料，有效提高金刚石工具的锋利性和耐磨性。此外，由于雾化水温低，钢液在破碎后粉末冷却速度加快，减少了粉末飞行过程中的氧化时间，从而得到氧含量较低的粉末。

Description

一种降低铜锡合金粉松装密度的制备方法
技术领域
本发明涉及铜锡合金粉的制备方法领域，尤其是一种降低铜锡合金粉松装密度的制备方法。
背景技术
铜锡合金粉是一种产品形状为类球形式不规则形的合金粉末，烧结后具有收缩率稳定，良好的压缩性和成形性的优点，从而广泛应用于粉末冶金、金刚石工具、过滤材料、双金属以及导电功能材料等领域。
目前，铜锡合金粉的传统制备方法普遍为雾化法，而普通雾化法一般使用20-40℃的室温水作为动力源进行制备，这样制备出的的铜锡合金粉具有以下缺点：1)松装密度较高，通常在3.5～4.5g/cm3；2、应用制品的致密性和压缩性能较差。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供了一种降低铜锡合金粉松装密度的制备方法，有效降低合金粉的松装密度，提高应用制品的致密性和压缩性能。
技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：一种降低铜锡合金粉松装密度的制备方法，包括以下步骤：
(1)选取高纯铜板和纯锡粉为原料，原料中铜含量以质量计为84％～86％；锡含量以质量计为14％～16％；
(2)雾化时以0～5℃的水作为雾化水水源；熔炼过程中加入木炭，浇钢温度为1200～1300℃，雾化后粉末脱水干燥处理；
(3)使用推舟式还原炉通入氢气进行还原；
(4)将还原后得到的合金粉进行筛分；
(5)进行混料合批，得到成品铜锡合金粉。
更进一步的，所述高纯铜板中铜含量为99.9％～99.95％。
更进一步的，步骤(3)中的还原温度为400～450℃，装舟量为9～11kg，还原时间为2～2.5h，推州速度为600～650s/舟；氢气流量为4.5～5.0m3/h。
更进一步的，步骤(4)中进行筛分的具体方法为：振动筛筛分的规格为200-250目
更进一步的，步骤(2)中脱水干燥处理的温度为15～25℃。
更进一步的，步骤(2)中加入木炭的量为1～1.5kg。
有益效果：本发明具有以下优点：
(1)本发明制备方法制备而成的合金粉末松装密度在3.0-3.5g/cm3，较传统雾化法制备的成品合金粉末的松装密度在3.5～4.5g/cm3，大大降低了其松装密度，利于压制后粉末的保型性。
(2)由于雾化水温低，钢液在破碎后粉末冷却速度加快，减少了粉末飞行过程中的氧化时间，从而得到氧含量较低的粉末；
(3)为高端的金刚石工具提供一种优质原材料，有效提高金刚石工具的锋利性和耐磨性。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的铜锡合金粉末电镜示意图；
图2是本发明对比例2制备的通锡合金粉末电镜示意图。
具体实施方式
实施例1：
请本发明公开的一种降低铜锡合金粉松装密度的制备方法，包括如下步骤：
(1)选取高纯铜板和纯锡粉为原料，原料中铜含量以质量计为84％～86％；锡含量以质量计为14％～16％；所述高纯铜板中铜含量为99.9％～99.95％；
(2)雾化时以0～5℃的水作为雾化水水源；熔炼过程中加入1.2kg的木炭，浇钢温度为1200℃，雾化后粉末脱水干燥处理；脱水干燥处理的温度为20℃；
(3)使用推舟式还原炉通入氢气进行还原；还原温度为430℃，装舟量为10kg，还原时间为2.3h，推州速度为620s/舟；氢气流量为4.8m3/h；
(4)将还原后得到的合金粉进行筛分；筛分的具体方法为：振动筛筛分的规格为250目。
(5)进行混料合批，得到成品铜锡合金粉。
实施例2：
请本发明公开的一种降低铜锡合金粉松装密度的制备方法，包括如下步骤：
(1)选取高纯铜板和纯锡粉为原料，原料中铜含量以质量计为84％～86％；锡含量以质量计为14％～16％；所述高纯铜板中铜含量为99.9％～99.95％；
(2)雾化时以0～5℃的水作为雾化水水源；熔炼过程中加入1.0kg的木炭，浇钢温度为1250℃，雾化后粉末脱水干燥处理；脱水干燥处理的温度为16℃
(3)使用推舟式还原炉通入氢气进行还原；还原温度为450℃，装舟量为9kg，还原时间为2.0h，推州速度为600s/舟；氢气流量为4.5m3/h；
(4)将还原后得到的合金粉进行筛分；筛分的具体方法为：振动筛筛分的规格为250目；
(5)进行混料合批，得到成品铜锡合金粉。
实施例3：
请本发明公开的一种降低铜锡合金粉松装密度的制备方法，包括如下步骤：
(1)选取高纯铜板和纯锡粉为原料，原料中铜含量以质量计为84％～86％；锡含量以质量计为14％～16％；所述高纯铜板中铜含量为99.9％～99.95％；
(2)雾化时以0～5℃的水作为雾化水水源；熔炼过程中加入1.5kg的木炭，浇钢温度为1300℃，雾化后粉末脱水干燥处理；脱水干燥处理的温度为20℃；
(3)使用推舟式还原炉通入氢气进行还原；还原温度为450℃，装舟量为11kg，还原时间为2.5h，推州速度为650s/舟；氢气流量为5.0m3/h；
(4)将还原后得到的合金粉进行筛分；筛分的具体方法为：振动筛筛分的规格为250目；
(5)进行混料合批，得到成品铜锡合金粉。
对比例1：
其他实施方式与实施例1相同，不同之处在于步骤(2)的浇钢温度为1350℃。
对比例2：
其他实施方式与实施例1相同，不同之处在于30～35℃的水作为雾化水水源。
成品检测试验与分析如下：
1)将实施例1与对比例2制备的成品铜锡合金粉末进行电镜分析，如图1-2所示，图1为实施例1制备的合金粉末镜检图片，图2位对比例2制备的合金粉末镜检图片，可以看出，粉末的形状有明显不同，实施例1的粉末形状较为复杂，松比就会小，可以看出实施例1制备的合金粉末有效降低了其松装密度。
2)对实施例与对比例的成品铜锡合金粉末进行松装密度、氧含量、粒度分布的测定，测定方法为：
松装密度采用霍尔流速计测定；
氧含量采用氧氮氢分析仪测定；
粒度分布(D50)采用激光粒度分析仪测定。
测定结果如表1所示：
表1实施例1-3与对比例1-2成品铜锡合金粉末参数对比
Figure BDA0003164504850000041
从表1的数据可以看出，本发明制备而成的合金粉末松装密度在3.0-3.5g/cm3，较传统雾化法制备的成品合金粉末的松装密度在3.5-4.5g/cm3，大大降低了其松装密度，利于压制后粉末的保型性。并且实施例1-3所获得的合金粉末成品氧含量较低，防止粉末氧化造成工具寿命降低，从粒度分布的数据来看，实施例1-3所获得的合金粉末D50在10-13μm之间，较对比例1-2的15-17μm更细，增加粉末烧结后的致密性，烧结后硬度高，寿命长。
3)应用分析：
将实施例1与对比例1-2制备而成的合金粉末用于制备金刚石工具后进行切割试验，具体测试结果如表2所示：
表2实施例1与对比例1-2成品铜锡合金粉末参数对比
检测对象 切割寿命 切割速度
实施例1 123米 12秒/米
对比例1 84米 14秒/米
对比例2 87.5米 16秒/米
从表2的数据可以看出，本发明制备而成的合金粉末应用到高端的金刚石工具的制备中，有效提高金刚石工具的锋利性和耐磨性。

Claims (6)

1.一种降低铜锡合金粉松装密度的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选取高纯铜板和纯锡粉为原料，原料中铜含量以质量计为84％～86％；锡含量以质量计为14％～16％；
(2)雾化时以0～5℃的水作为雾化水水源；熔炼过程中加入木炭，浇钢温度为1200～1300℃，雾化后粉末脱水干燥处理；
(3)使用推舟式还原炉通入氢气进行还原；
(4)将还原后得到的合金粉进行筛分；
(5)进行混料合批，得到成品铜锡合金粉。
2.根据权利要求1所述的降低铜锡合金粉松装密度的制备方法，其特征在于：所述高纯铜板中铜含量99.9％～99.95％。
3.根据权利要求1所述的降低铜锡合金粉松装密度的制备方法，其特征在于：步骤(3)中的还原温度为400～450℃，装舟量为9～11kg，还原时间为2～2.5小时，推州速度为600～650s/舟；氢气流量为4.5～5.5m3/h。
4.根据权利要求1所述的降低铜锡合金粉松装密度的制备方法，其特征在于：步骤(4)中进行筛分的具体方法为：振动筛筛分的规格为200-250目。
5.根据权利要求1所述的降低铜锡合金粉松装密度的制备方法，其特征在于：步骤(2)中脱水干燥处理的温度为15～25℃。
6.根据权利要求1所述的降低铜锡合金粉松装密度的制备方法，其特征在于：步骤(2)中加入木炭的量为1～1.5kg。
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