一种金属细粉粗化的制备方法技术

本发明专利技术属于属于金属粉末压制成形前的预处理技术领域，涉及一种金属细粉粗化的制备方法，先将各组分干粉按比例均匀混合在一起得到松散细粉末，再采用压机和模具将步骤松散细粉末进行压制得到粉饼；然后将粉饼先磨成大颗粒，再进行细磨进行打碎得到打碎后的粉粒；最后采用筛分机将打碎后的粉粒按照颗粒大小进行筛分；其工艺简单，操作方便，形成的粉末能顺利填充中模，重量一致性好，便于压制，且能减少压模损耗，延长模具寿命，同时提高了制品的尺寸和精确度，而且颗粒不易碎裂，便于运输和保管，粉尘和污染减少，特别适用于常温下表面活性高的粉末。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术属于属于金属粉末压制成形前的预处理
，涉及一种金属细粉粗化的制备方法。
技术介绍
：粉末冶金是一种节材、省能、见效快、无污染，而且适合大批量生产的少切削、无切削、高效金属成形工艺，同时也是制造特殊金属材料的重要技术，粉末冶金可用不同的工艺，将各种粉末状单元素金属或合金固结成近终形或最终形零件生坯，然后于保护气氛中在低于主要金属组分熔点的温度下烧结，通过粉末颗粒间冶金结合，赋予零件材料以力学强度与各种物理性能，其固结的方法主要是压制成形，成形的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。成形的方法基本上分为加压成形和无压成形，其中加压成形中应用最多的是模压成形。粉末冶金的压制成形是在压模中利用外加压力的粉末成形方法，又称粉末模压成形，其压制成形过程由装粉、压制和脱模组成，先将粉末混合物置于压模中，通过模冲对粉末体施加压力，使之成形；随后卸压，再将压坯(已成形之粉末体，又称为“生坯”)由模具中脱出。粉末冶金压制成形常用模架是成形时所用工具的总称，由模具、模具支座和接合器所构成，模具由阴模(即中模)、上模冲、下模冲(即冲头，压制时与中模有相对运动，以实现对粉末的压制)和芯棒(通常与中模没有相对运动)构成，如图1所示，其中，阴模用于成形零件的径向(垂直于压制方向)形状和尺寸，借助于上、下模冲的运动来决定零件高度方向的尺寸，芯棒则是用于成形轴向孔的。在压制的过程中，由于中模与冲头、冲头与芯棒之间的配合间隙(25μm～75μm)，当粉末尺寸小于25μm时就会落入间隙中，在冲压时造成中模与冲头、冲头与芯棒卡槽，在粉末冶金行业中粉末压制成形中，经常会遇到因为粉末太细而使冲头与中模、冲头与芯棒之间卡死，造成模具的损坏，无法正常生产，这主要是由于中模与冲头之间有间隙，过细的粉落入间隙造成卡模。针对细粉过细造成卡模的问题，目前有两种解决方法：第一种是合理选择中模与冲头的配合，鉴于常规粉末冶金技术已相对成熟，常规的粉末原材料、制造设备及模具设计已成规范，选择高精度的模具会大大的增加设备投入成本，比如，若选择精度高且价格昂贵的德国道尔斯特数控液压机(DORSTCNC)，模具间隙可以设计的小到10微米，一方面可以缓解卡模具问题，另一方面又减小或减少了生坯的毛刺，但是，模具的精度再高，也是有间隙存在，也无法压制颗粒尺寸小于数微米的粉末原材料；第二种方法是选择使用颗粒较大的粉末。颗粒大的粉末烧结时表面能小，不容易收缩成高密度的烧结零部件，大量的空隙对于材料的机械强度有显著的负面影响，常常无法满足对材料性能的要求，因此细粉颗粒不宜过大。现在比较理想的办法是将细粉粗化到80μm～150μm，这种经过粗化了的粉末，既拥有了细粉在烧结时表面能大、容易收缩、密度高，且很好加入其它元素的优点，同时避免了细粉过细而导致卡模的问题，为得到粗化的细粉比较常用的办法为：先将粉末先混合使得球颗粒变大，粉末混合时加入粘结剂，这种办法带来了新的问题，加入粉末的粘结剂要消除(通常被称为“脱蜡”)，需要加入一些新的工序来消除粘结剂，通过粘结剂达到粗化的目的有以下缺点：一是粘结剂不仅增加了耗品和成本，而且也容易产生烧结的气氛问题；二是粘结剂通过高温或者氧化来实现脱蜡，容易污染环境或者污染炉膛；三是常常降低材料烧结后的致密度，导致烧结后的机械强度降低。因此，迫切需要设计一种新颖的金属细粉粗化的制备方法，利用上已经成熟了的常规粉末冶金技术，有效避免因细分过细而造成的卡模问题。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种新颖的金属细粉粗化的制备方法，在常温下将细粉末(<80μm)压制成大块的粉饼，再经过粗磨、细研磨后，按照尺寸大小筛分出满足加工工艺要求的颗粒(80μm～150μm)。为了实现上述目的，本专利技术对金属细粉粗化的过程包括混料、压制成饼、打碎和筛分四个过程，具体工艺步骤为：(1)混料：将各组分干粉按比例均匀混合在一起得到松散细粉末，松散细粉末中各组分的含量为：0.0-20wt.％的硅、0.0-5.0wt.％的铜、0.0-2.0wt.％的镁、0-30wt.％的碳化硅颗粒、不超过1.5wt.％的润滑剂，其余为高纯度铝粉及其合金；或0.0-4.0wt.％的铜、0.0-3.0wt.％的镍、0.0-2.0wt.％的钼、0.0-4.0wt.％的锰、0.0-5.0wt.％的铬、不超过1.0wt.％的润滑剂，其余为高纯度铁粉及其合金；或0-30wt.％的钨颗粒、0-30wt.％的锌、0-30wt.％的锡、0-10wt.％的铅、不超过1.0wt.％的润滑剂，其余为高纯度铜粉及其合金；(2)压制成饼：采用压机和模具将步骤(1)制得的松散细粉末进行压制得到粉饼；(3)打碎：将步骤(2)压制得到的粉饼先磨成大颗粒，再进行细磨进行打碎得到打碎后的粉粒；(4)筛分：采用筛分机将步骤(3)打碎后的粉粒按照颗粒大小筛分成直径小于80μm、直径为80μm～150μm以及直径大于150μm三组，其中颗粒直径为80μm～150μm的粉粒直接进入后续预压件压制的工序中，直径小于80μm的粉粒返回压制成饼工序，直径大于150μm的粉粒返回打碎工序进行打碎后再进行筛分，不产生废品。本专利技术所述压机为控制压力的液压机或控制位置的机械压机，模具包括上冲和下冲，没有中模，上冲与下冲的面选取陶瓷餐具盘的压制模具面，压制粉饼时，将混合粉末放入下冲进行压制。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：一是在细粉粗化的过程中没有加入粘结剂，不需要在现有成熟的粉末冶金技术的基础上添加消除粘结剂的工序；二是常温下进行压制，能够保护细粉末原本的材料性能，制出的零件力学强度与各种物理性能会得到更好的保证；三是提高改善了粉末的流动性，粉末制粒后，其颗粒直径比原始粉末直径大，每个颗粒周围可以接触的颗粒数目减少，其粘附性，凝聚性与相互摩擦力大为减弱，从而提高了流动性；其工艺简单，操作方便，形成的粉末能顺利填充中模，重量一致性好，便于压制，且能减少压模损耗，延长模具寿命，同时提高了制品的尺寸和精确度，而且颗粒不易碎裂，便于运输和保管，粉尘和污染减少，特别适用于常温下表面活性高的粉末，如铝基粉末、铜基粉末和铁基粉末。附图说明：图1为本专利技术所述粉末冶金压制成型常用模架的主体结构原理示意图。图2为本专利技术的工作原理流程示意框图。图3为本专利技术所述模具的结构原理示意图。图4为本专利技术所述筛分过程原理示意图。具体实施方式：下面通过实施例并结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例1：本实施例对铝粉粗化的过程包括混料、压制成饼、打碎和筛分四个过程，具体工艺步骤为：(1)混料：将67.5-68.3wt.％的高纯度气雾化(GasAtomization)铝粉、20wt.％的碳化硅(SiC)、7.4wt.％的Al50-Cu50(即含50wt.％的铜的铝合金)合金粉、3.6wt.％的Al50-Mg50(即含50wt.％的镁的铝合金)合金粉和0.7-1.5wt.％的润滑剂均匀混合在一起得到松散细粉末；(2)压制成饼：采用压机和模具将步骤(1)制得的松散细粉末进行压制得到粉饼；(3)打碎：将步骤(2)压制得到的粉饼先磨成大颗粒，再进行细磨进行打碎得到打碎后的粉粒；(4)筛分：采用筛分机将步骤(3)打碎后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属细粉粗化的制备方法，其特征在于包括混料、压制成饼、打碎和筛分四个过程，具体工艺步骤为：(1)混料：将各组分干粉按比例均匀混合在一起得到松散细粉末，松散细粉末中各组分的含量为：0.0‑20wt.％的硅、0.0‑5.0wt.％的铜、0.0‑2.0wt.％的镁、0‑30wt.％的碳化硅颗粒、不超过1.5wt.％的润滑剂，其余为高纯度铝粉及其合金；或0.0‑4.0wt.％的铜、0.0‑3.0wt.％的镍、0.0‑2.0wt.％的钼、0.0‑4.0wt.％的锰、0.0‑5.0wt.％的铬、不超过1.0wt.％的润滑剂，其余为高纯度铁粉及其合金；或0‑30wt.％的钨颗粒、0‑30wt.％的锌、0‑30wt.％的锡、0‑10wt.％的铅、不超过1.0wt.％的润滑剂，其余为高纯度铜粉及其合金；(2)压制成饼：采用压机和模具将步骤(1)制得的松散细粉末进行压制得到粉饼；(3)打碎：将步骤(2)压制得到的粉饼先磨成大颗粒，再进行细磨进行打碎得到打碎后的粉粒；(4)筛分：采用筛分机将步骤(3)打碎后的粉粒按照颗粒大小筛分成直径小于80μm、直径为80μm～150μm以及直径大于150μm三组，其中颗粒直径为80μm～150μm的粉粒直接进入后续预压件压制的工序中，直径小于80μm的粉粒返回压制成饼工序，直径大于150μm的粉粒返回打碎工序进行打碎后再进行筛分，不产生废品。...

【技术特征摘要】
1.一种金属细粉粗化的制备方法，其特征在于包括混料、压制成饼、打碎和筛分四个过程，具体工艺步骤为：(1)混料：将各组分干粉按比例均匀混合在一起得到松散细粉末，松散细粉末中各组分的含量为：0.0-20wt.％的硅、0.0-5.0wt.％的铜、0.0-2.0wt.％的镁、0-30wt.％的碳化硅颗粒、不超过1.5wt.％的润滑剂，其余为高纯度铝粉及其合金；或0.0-4.0wt.％的铜、0.0-3.0wt.％的镍、0.0-2.0wt.％的钼、0.0-4.0wt.％的锰、0.0-5.0wt.％的铬、不超过1.0wt.％的润滑剂，其余为高纯度铁粉及其合金；或0-30wt.％的钨颗粒、0-30wt.％的锌、0-30wt.％的锡、0-10wt.％的铅、不超过1.0wt.％的润滑剂，其余为高纯度铜粉及其合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福平，王丰元，胡彬，王华磊，韩悦，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37