真空熔炼气体雾化制粉技术及设备Word格式.docx

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的5O%至7O%.

真空熔炼高压气体雾化制粉技术综合了

高真空技术,高温熔炼技术,气体的高压和高

速技术,是为了适应粉末冶金最新发展的需

要而产生的,特别适用于生产高质量的含活

性元素的台金粉末.

气体雾化制粉技术又是一种快建凝固新

技术.用这种方法生产的金属粉末的冷却逮

啦倩日掰:

19115—07—22

率可达到每秒一千度至一百万度.由于冷速

高,粉柬具有晶粒细化,成分均匀和固溶度高

等特点.用真空熔炼高压气体雾化法生产的

金属粉末.除了具有上述的优点外还具有如

下三方面的特点:

（1）粉末纯.含氧量低:

（2）

细粉收得率高:

（3）外貌球形度高.

使用这种粉末制成的结构材料或者功能

材料.在物理和化学性质方面有许多常规材

科不具有的优点.因此.得到各国特别是发

达国家的工业和技术部门的高度重视.

1气体雾化粉的品种及其用途

气体雾化金届粉末的品种繁多,用途亦

十分广泛.下面仅介绍几个例子,余下的列

于表l由.

1.1铜及铜基含金

纯铜粉可用雾化法生产,而几乎所有的

铜台盘褙部是用雾化法生产的.

@

却

?

28第6卷

粉末冶金纯铜零件主要用于电子和电工

行业.要求铜粉的纯度高于99.95%.粉末

冶金青铜粉大量用于轴承,其次用于过滤器

和结构零件.大多数有色金属过滤器的生产

厂家均采用严格控制粒度的雾化球形粉,便

于达到所要求的过滤孔径.粉末冶金黄铜和

锌自铜零件都是由雾化的预合金粉制造的,

用量仅次子青铜轴承.

1.2不锈钢

不锈钢几乎都是用雾化法生产的.

水雾化不锈钢粉.形状不规则.橙装密度

低（约为2.5～3.2g/cm0）,压坯强度高.

用氮或氩气雾化的不锈钢粉,形状呈球

形.松装密度高（约为50g/cm0）.流动性好,

含氧量低.采用特殊的固结方法.如热等静

压或热挤压工艺可得到全致密制品.亦适用

于注射成形和热喷涂工艺.

注射成形使用的不锈钢粉很缅,粒度在

O.5～2Om之间.而常规的粉末冶金用粉为

lO0~m左右.

美国市场上可以买到的不锈钢粉牌号

有:

410.440C.446.304L.304.316L.316和

317.其中316L粉约占全部不锈钢粉的1/

3.

1.3弥散强化铜

将熔炼的铜铝固溶合金熔体,用高压气

体雾化制成粉末,将这种粉末与氧化剂混合,

加热到适当的温度.待台金中的铝全部氧化.

.3便弥散于铜中.再经过适当的后处理

就得到弥散强化锕.

弥散强化铜不但强度高,而且导电率和

导热率也高.更重要的是它暴露于高温或在

高温停留之后.比任何其它铜合金所保有的

强度,导电率和导热率都高.

弥散强化铜已在一些工业部门中应用.

如在汽车工业中用作电阻焊的电极;

在电子

电器工业中代替昂贵的钼丝作引线.用于整

流子,继电器铜片和触头支座等

14钎料

钎焊是联接金属的一种方法.钎焊技术

广泛地用于机械制造,电子工业,仪表制造,

国防及尖端技术领域.

在硬钎焊和软钎焊工业中广泛使用金属

粉末作为填充金属,即钎辫.在发达国家.这

种粉末大都是用气体雾化法生产的.软钎料

很容易用空气雾化,而大部分硬钎料都是用

高压氮气或氩气进行雾化的.

软钎料包括锡铅合金,铅基合金,锡基合

金,镉基合金和锌基合金等.其熔点在180～

350"

C.

硬钎料包括铜合金,银合金,金合金,钯

合金,锰基合金和镍基合金等.其熔点在700

ii00~.

1.5中磁饱和中导磁材料

50Fe一50Ni合金属于中碰饱和中导磁

的软磁材料之一.这种粉末在国外是用气体

雾化法生产的.

将50Fe一50Ni粉末在690MPa下压制.

高于1200"

C下真空烧结.要求密度达到

7.5g/m.用这种工艺制成的软磁材料,最

大的碰导率可达50mH/m（4（1（10G/Oe）.矫顽

力达16A/m（0.20e）.这种材料主要用于中

弱鼬范盈.由于它的电阻率高.因而适用于较

高的频率.

用它做成的器件有:

小功率变压器,微电

机.继电器.扼流圈和电磁离合器的铁心.以

及磁屏蔽罩.话筒振动膜.力矩电动机衔铁和

导磁体等.这种合金生产工艺稳定.磁性好,

磁性对应力敏感性小.价格较低.是用量很大

的铁镍合金.

1.6医用和牙科用的植人物

医用植入物可采用粉末冶金件,用于更

换人体内有严重病变的部位.如关节.牙齿和

心脏起博器等.

全致密的矫形擅入物都是由预音金粉用

热等静压制成的.所用的粉末都是用惰性气

体雾化法生产的.困涉及到人身安全.所有粉

末供应者都应遵守和用于航空,航天的粉末

第2期孝滑泉等:

真空熔炼高压气体霹化栅橱技术置设备'

29

相同的预防措旋,并要有与之相同的储运方

法.

对生产值人物使用粉末的要求是控制成

分振实密度要稳定,纯度要高.材辩的化学

或舟有:

锫一铬一钼台金,钛一铝一钒舍金和

316L不镑铌等.

牙科用的最齐合金是由液态汞与银基音

金粉末反应生成的粉末生产采用车削加工

或雾化法.垃压为一325目,平均粒度约为

30m.球形粉末对形成汞齐有某些优点如

用汞亟少.压缩温度高,塑性好等.

i.7Rene'

95舍盒

氩气雾化Rene'

95合盎粉采用热等静臣

或热挤』歪溉造等固结工艺生产的成形件和坯

I牛,己成功地用于T一700发动机,FIOl发

肌霄4O,i,呙袍风扇发动机中的部件.

表l气体雾化粉的品种置其用遍

2气体雾化制扮技术在工业生

产中的应用

用气体雾化法制取铝粉.在工业上早有

成熟的工艺,有的厂家每产量可达数万吨一

用气体雾化洼制取铜和铜合金粉.在工

业上亦有成熟的工艺国内已有多套自制和

引进的生产设备（表2）.

用气体雾化生产高温台金郓铁台金粉是

近2O年寸发展起来的.如美国Wori—Tech

金届翊复台材料公司有四座快速凝固台金粉

末厂.产品有镍基台金,钎焊合盎夏工具铜

馨},l9;

55年产量250t有先进的翌藿等二三气

体雾泡系统美国气体雾化法生产高温台盘

和铁基台金粉的部分厂家见表3

30第6眷

寰2母内气体雾化生产铜丑其合盒粉的单位

单位名称生产情况

暗盒部钢铁研兜总琬

北京有色盒属粉末厂

上i阜中纺机粉末冶盒制品公司

上海九受冶壤厂粉末分厂

（原上癣第二冶壤厂粉末厂）

重庚冶炼厂

厦订粉末冶盒村品厂

用Nz气生产铜台盒柑

用空气和氮气生产6—6—3.7—7—3.8—3球形粉.设计

年产量lO00t.1994年产量215t.产值726.7万元.

用雾化法生产售青铜球形粉.青铜扮

空气雾化铜基台盒扮,每炉30.拟『进日本生产线.

空气雾化铅,锝及青铜柑

空气,氯气雾化铜及青铜糟.引进撼国设备.设计年产500t

武进铜糟冶盒厂气体雾化6—6—3青铜糟.年产280t.设计年产I200t

c岫lorl粉末系绕

GtT}Ir

宾夕法尼亚oBkd审lecbIe

纽约S）-r~mecnue

Spe~lMe~Is

UmvefsCycb呻

Ar或

水

或N2

4.5×

10

36x10

9xi

23×

1.8×

9×

2.7x100

2.3x10

5.4x10

1.4xi0a

10～l8×

i0a

90或270或9001.8×

瑞典Anval公司拥有世界上最大的气体

雾化制粉装置,生产不锈钢粉达9000c;

Soderfo~厂生产氮气雾化高速钢粉达

4000t.

日本于1979年开始建立高温合金粉末

生产线.原苏联早在70年代就巳开展这方

面的工作,1974年正式报导已制造和应用镜

基粉末.德国早已有转让设备的能力.

在国内,冶金部钢铁研究总院早在60年

代就开始研制气雾化不锈钢粉及其制

品.随后在高速钢,高温合金等方面做了大

量的研究工作.1980年从德国海拉斯公司

引进真空熔炼氩气雾化制粉的全套装置.最

近中美上海司太立从英国引进一条

Osprey气体雾化生产线用于生产钴基合金

粉.

中国科学院力学研究所从1984年开始

气体雾化制粉机理和工艺的研究,以及相应

的设备研制.近年来在真空熔炼高压气体

雾化制粉技术及设备的研究方面取得了重大

进展,可用于工业化的批量生产,且细粉收得

率高,粉末纯.含氧量低.

3真空熔炼高压气体雾化制粉

设备

我所研制的此种设备具有投资省,运行

费用低等待点,适合我国的国情.

3.1主要设备

1）雾化塔.包括:

熔炼室.保温室,雾化

室,防爆装置气动插饭阔和一咋平台

2）熔炼炉及电耀

（:

）保温炉及电源.

（4）雾化器.

（5）粉末收集系统.包括:

粗粉收集器.

举2斯李清采等:

真空熔炼高压气体雾化坍拄术丑设备'

31'

细粉收集器,除尘器和风机.

（6）气源系统.包括:

气体稳压调节器,

高压气瓶或压力罐,高压管道及阀门.

（7）真空机组.包括:

机械泵.萝茨泵或

增压泵,扩散泵,真空阀及管道.

（8）冷却水供给设备.包括:

供水分配

器,水流显示器或报警器.水阀及管路.

（9）测量仪表及仪器.包括:

檄氧报警

器,正,负压力表,真空测量仪+温度测量与控

制仪.

（1O）水,电,气操作台.

3.2相关设备

（1）粉末的稀相输送与分缀系统.包括:

热交换器.选粉机及储料仓,旋风分级器及储

料仓.除尘器.风机,中压罐,小真空机组,小

真空罐.

（2）粉末的密相输送与包装系统.包括:

密相输送器.料仓,包装机.

（3）气体的循环与回收系统.包括:

气压

平衡罐.高压压缩机及水冷系统,高压储气

罐,气量调节器,过滤器,干燥器,高压管路及

阀门.

（4）循环供水系统.包括:

水泵,水箱.冷

却塔.

（5）辅助真空机组.包括:

机械泵,萝茨

泵.

（6）防停电,停水用的高位水箱.

该装置是一整套包括高真空熔炼,高压

惰性气体雾化制粉设备的系统.用它可以生

产高质量的产品.若增加某些辅助设备,还可

节省能源及提高效率.

本套装备既可生产一般金属（如铜）粉末

产品,亦可生产含高活性元素（如稀土元素）

的合金粉末.

用户可依据产品的性能要求和经济实

力,对设备的运行方式傲如下选择:

L1）大气

熔炼空气雾化:

（2）大气熔炼,在保护气氛中

用氮气或氩气雾化;

（3）真空熔炼,在保护气

氛中用氮气或氩气雾化.

当确定产品的产量之后,对设备的规模

可做如下选择:

（1）实验设备

（2）中型生产

线:

（3）大规模生产线.

当产品的品种和产量确定之后.对设备

的自动他程度要求不同.则投资的规模将会

有很大的差别.

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XF125摩托车离合器从动齿轮通过批产鉴定

X.F125摩托车离合嚣从动齿轮.系上1鼙易韧摩托车弓}进日本本田公司产品,属国际橙末冶金先

进水平的代表产品.上1鼙粉末冶金厂从1992年开始为XF125章托车国产化配套.谈零件具有截面积大,多

孔.厚度薄,易产生变形等特点.同时齿轮精度,物理力学性艟要求高,齿面需高额热处理,给研制带来较高的

难度.上1鼙粉末冶金厂研制出的从动齿轮样品厦随后提供的--4,批共2000件从动齿轮厢利通过了上1鼙易初

章托车200h强负荷耐久台架试验,性艟达到了日本本田从动齿轮内控指标.产品经上易公司在生

产鳃上试装车.装配质量及嗓音等性艟也都达剜规定指标

1995年I2月26日在上1鼙粉末冶金厂召开了XF125章托车离合器从动齿轮批产鉴定会.参加会议的

上1鼙汽车,上1鼙易初章托车,上海离合器总厂,上海材料研究所,上海冶金研究所,上海

大学J:

1鼙内燃机研究所,上1鼙合众汽车零部件公司厦橙末冶金厂荨单位共4o名代表.与会代表认为:

上海

橙末措金厂研制的XF125章托车离台器从动齿轮各礓技术指标达到日本本田公司同类产品的水平.工艺,工

装能保证产品质量,可以代替进口零件,生产能力可以满足35万/年的婀镁要求.谖橙末暗盒工艺在国内处于

顸先地位.鉴定委员会一致同意XF125摩托车离合器从莉齿轮的批产鉴定.

（张立^）