銅粉是粉末冶金制品生產(chǎn)使用的重要原料拂极。國際工業(yè)性銅粉的生產(chǎn)開始于2o世紀(jì)2o年代听谓,當(dāng)時(shí)使用的生產(chǎn)方法為還原銅氧化法和電解法竖幔。5o年代以后扫俺,國際上出現(xiàn)了新的銅粉生產(chǎn)方法— — 置換沉淀法和水冶法弹渔,后來湃交,又出現(xiàn)了霧化法 蜻肄。
我國于1958年開始了銅粉的試制工作谅练。當(dāng)時(shí)進(jìn)行的是電解銅粉的生產(chǎn)試驗(yàn)伦秀。60年代中期月锅,電解銅粉試制獲得成功并投人小批量生產(chǎn)癌炒。70年代中期,我國建立了第一條電解銅粉的生產(chǎn)線迹蛤。80年代至90年代民珍,隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,銅粉用量大幅度增加盗飒。為了滿足市場(chǎng)需求嚷量,國內(nèi)一些大型企業(yè)通過挖潛革新和進(jìn)行技術(shù)改造,使銅粉產(chǎn)量翻了幾番逆趣。在此期間蝶溶,相繼建立和發(fā)展了十多個(gè)銅粉生產(chǎn)企業(yè),全國銅粉的生產(chǎn)能力達(dá)到4000t左右宣渗,年產(chǎn)量平均約1400t 抖所。
銅粉的生產(chǎn)方法主要有電解法,水霧化法和氧化還原法3種痕囱。電解法生產(chǎn)歷史悠久部蛇,工藝成熟。用電解法生產(chǎn)的銅粉咐蝇,具有樹枝狀的微觀形狀,還有比表面發(fā)達(dá)巷查、純度高法雄、成形性能好等特點(diǎn),因而廣泛應(yīng)用于粉末冶金制品神肖、電碳制品白叫、銅基摩擦材料、金剛石制品和電工合金等生產(chǎn)領(lǐng)域排憨,目前在我國仍有廣闊的市場(chǎng)队装。然而,用電解法生產(chǎn)銅粉有著嚴(yán)重污染環(huán)境和能耗高的缺點(diǎn)翻粘。
在銅粉生產(chǎn)方面烟焊,能夠替代電解法的,當(dāng)首推霧化制粉法潘羡。水霧化制粉隔造,加上氧化還原等后續(xù)處理工藝,成功研制開發(fā)了符合環(huán)保需要的低松裝密度霧化銅粉。
霧化銅粉的工藝流程如下所示坎隶。
電解銅塊—熔煉—霧化—氧化---還原---破碎---抗氧化處理----篩分---合批—成品
1 .霧化
工業(yè)化的霧化銅粉生產(chǎn)分氣霧化法和水霧化法兩種刃勤。生產(chǎn)實(shí)踐證明,水霧化生產(chǎn)效果比氣霧化好刮吧。
2. 氧化
氧化過程對(duì)生產(chǎn)高性能低松裝密度銅粉的影響極大湖饱。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)掖蛤,氧化方式、氧化時(shí)間及氧化溫度對(duì)粉末的氧化效果影響很大井厌。特別是在相同的氧化時(shí)間和氧化溫度條件下蚓庭,氧化方式對(duì)氧化效果的影響尤其大。
氧化方式分為靜態(tài)及動(dòng)態(tài)兩種方式旗笔。靜態(tài)氧化時(shí)彪置,銅粉氧化速度十分緩慢,而且容易結(jié)塊蝇恶;動(dòng)態(tài)氧化則不然拳魁,故其氧化效果甚佳。如在5000c/3h條件下撮弧,靜態(tài)氧化銅粉動(dòng)態(tài)氧化含氧量7.5%,松裝密度3.80g/cm3; 動(dòng)態(tài)氧化銅粉含氧量18.7%,松裝密度2.32g/cm3潘懊。
當(dāng)然,在氧化過程中贿衍,適當(dāng)?shù)难趸瘻囟群脱趸瘯r(shí)間也很重要授舟,這里不再論述。
3. 還原
還原過程相對(duì)比較簡(jiǎn)單冈哮,還原溫度一般為4oo一6o0℃ 络灾,時(shí)間60—120min。
4 .破碎
還原后的銅粉啃嫂,呈塊狀蜕芭,有時(shí)板結(jié)嚴(yán)重,需要破碎吻唐。但須注意乳的,破碎方式對(duì)成品的松裝密度影響很大,它能直接影響成品的成形性能武瘟。普通滾動(dòng)球磨硼环,僅只磨15~30min,就會(huì)使松裝密度從2.49g/cm3提高到3.3g/cm3茴典。
為了克服該問題狰宗,使用專業(yè)的破碎裝置,使用時(shí)不會(huì)提高粉末的松裝密度消院,而且破碎效率高好勤,效果十分理想。
5 .抗氧化處理
銅粉由于自身特點(diǎn)啼染,容易氧化宴合,我們采用自己開發(fā)的氧化劑處理后,其抗氧化效果可達(dá)2年之久迹鹅。
3 粉末性能
1 .粉末形貌
采用水霧化生產(chǎn)的低松裝密度霧化銅粉卦洽,其微觀形狀為珊瑚不規(guī)則狀贞言,比表面發(fā)達(dá),成形性好阀蒂,能夠替代電解銅粉.
2 .粉末性能
化學(xué)成分如下:
cu: >99.8%; fe:<0.015;酸不溶物:<0.016该窗;雜質(zhì)總和:<0.2;氫損:<0.12
工藝性能如下:
松裝密度:2.28g/cm3; 生坯密度:6.39g/cm3;生坯強(qiáng)度:13.45mpa;粒度分布(%/um):75um :0 ;63-75um:15.9;45-63um:21.7;45um:62.4
4 應(yīng)用結(jié)果
用水霧化法生產(chǎn)的銅粉,由于微觀形狀呈不規(guī)則狀蚤霞,氧含量低酗失,成形性好,工藝性能穩(wěn)定昧绣,故能替代電解銅粉规肴。應(yīng)用于鐵基制品及對(duì)生坯強(qiáng)度要求較高的銅基摩擦材料、電碳制品中夜畴,經(jīng)過國內(nèi)幾家知名的粉末冶金和電碳企業(yè)大量使用塞姻,效果十分理想。
霧化銅粉在抗氧化效果方面比電解銅粉好的惕,在相同條件下尺澜,霧化法銅粉抗氧化效果比電解銅粉高1倍。這一點(diǎn)對(duì)使用銅粉的金剛石工具生產(chǎn)企業(yè)尤為重要补屎,因?yàn)檫@些企業(yè)銅粉一次用量較少厅肩,因而要求粉末的保質(zhì)期長,抗氧化效果好臣搏。使用結(jié)果令用戶滿意禽制。
5 結(jié)論
(1)使用水霧化法成功地生產(chǎn)出低松裝密度銅粉。該方法完全可以替代污染環(huán)境超默、能耗高的電解法,從而開辟了高性能銅粉生產(chǎn)的新工藝吓挣。
(2)水霧化法銅粉具有形狀不規(guī)則园环、成形性好、抗氧化性好等優(yōu)點(diǎn)奄础,在應(yīng)用方面完全可以替代電解銅粉陋气。