低松裝密度霧化銅粉生產
1 前言
銅粉是粉末冶金制品生產使用的重要原料。工業性銅粉的生產開始于20世紀20年代,當時使用的生產方法為還原銅氧化法和電解法。50年代以后,上出現了新的銅粉生產方法———置換沉淀法和水冶法,后來,又出現了霧化法[1]。
我國于1958年開始了銅粉的試制工作。當時進行的是電解銅粉的生產試驗。60年代中期,電解銅粉試制獲得成功并投入小批量生產。70年代中期,我國建立了*條電解銅粉的生產線。80年代并90年代,隨著我國國民經濟的迅速發展,銅粉用量大幅度增加。為了滿足市場需求,國內一些大型企業通過挖潛革新和進行技術改造,使銅粉產量翻了幾番。在此期間,相繼建立和發展了10多個銅粉生產企業,全國銅粉的生產能力達到4000ｔ左右,年產量平均約1400ｔ[2]。
銅粉的生產方法主要有電解法,水霧化法和氧化還原法3種。電解法生產歷史悠久,工藝成熟。用電解法生產的銅粉,具有樹枝狀的微觀形狀,還有比表面發達、純度高、成形性能好等特點,因而廣泛應用于粉末冶金制品、電碳制品、銅基摩擦材料、金剛石制品和電工合金等生產領域,目前在我國仍有廣闊的市場。然而,用電解法生產銅粉有著嚴重污染環境和能耗高的缺點。為此,60年代國外開始采用ａｔｍｉｓｉｎｇｏｘｉｄｉｚｉｎｇｒｅｄｕｃｉｎｇ（簡稱ａｏｒ）法制造銅粉。美國ｏｍｇ（ｓｃｍ）公司使用ａｏｒ法生產低松裝密度銅粉已達30多年,目前的年產量近2萬ｔ（基本情況可參閱ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｏｍｇｒｏｕｐｉｎｃ）。但是在我國,這項技術zui近兩年才開始研究。這說明,隨著當前我國政府和人民的生態環境保護意識的提高,已在考慮并著手采用低能耗,無環境污染的生產方法來進行工業生產。在銅粉生產方面,能夠替代電解法的,當*霧化制粉法。但是,實踐證明,單一霧化法生產的銅粉存在松裝密度大、成形性差等缺點,在實際應用中無法替代電解銅粉。因此,近年筆者采用水霧化制粉,再加上氧化還原等后續處理工藝（即ａｏｒ法）,研制開發了符合環保需要的低松裝密度霧化銅粉。本文僅對該產品的生產工藝、粉末形貌和性能,以及應用結果等作一個簡要的介紹。
2 生產工藝
ａｏｒ銅粉的工藝流程如圖1所示。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2.1 霧化
工業化的霧化銅粉生產分氣霧化法和水霧化法兩種。生產實踐證明,水霧化生產效果比氣霧化好。相同的粒度及粒度組成的水霧化和氣霧化銅粉,在相同的后續處理條件下,其氧化效果及成品的松裝密度是不同的,見表1。
究其原因,水霧化粉末的顆粒形狀比氣霧化粉末不規則,因而更有利于加快氧化速度。
2.2 氧化氧化過程對生產高性能低松裝密度銅粉的影響*。在生產中發現,氧化方式、氧化時間及氧化溫度對粉末的氧化效果影響很大。特別是在相同的氧化時間和氧化溫度條件下,氧化方式對氧化效果的影響尤其大。氧化方式分為靜態及動態兩種方式。靜態氧化時,銅粉氧化速度十分緩慢,而且容易結塊;動態氧化則不然,故其氧化效果甚佳。兩種氧化方式的比較見表2。
當然,在氧化過程中,適當的氧化溫度和氧化時間也很重要,這里不再論述。
2.3 還原還原過程相對比較簡單,還原溫度一般為400～600℃,時間60～120ｍｉｎ。
2.4 破碎還原后的銅粉,呈塊狀,有時板結嚴重,需要破碎。但須注意,破碎方式對成品的松裝密度影響很大,它能直接影響成品的成形性能。普通滾動球磨,僅只磨15～30ｍｉｎ,就會使松裝密度從2.49ｇ/ｃｍ3提高到3.3ｇ/ｃｍ3。為了克服該問題,筆者專門設計并制造了一套破碎裝置,使用時不會提高粉末的松裝密度,而且破碎效率高,效果十分理想。
2.5 抗氧化處理銅粉由于自身特點,容易氧化,我們采用自己開發的氧化劑處理后,其抗氧化效果可達2年之久。
3 粉末性能
3.1 粉末形貌采用ａｏｒ法研制開發的低松裝密度霧化銅粉,其微觀形狀為珊瑚不規則狀,比表面發達,成形性好,能夠替代電解銅粉,其顆粒形貌見圖2。
3.2 粉末性能所制ａｏｒ銅粉的化學成分和工藝性能分別示于表3和表4。
4 應用結果
用ａｏｒ法生產的銅粉,由于微觀形狀呈不規則狀,氧含量低,成形性好,工藝性能穩定,故能替代電解銅粉。應用于鐵基制品及對生坯強度要求較高的銅基摩擦材料、電碳制品中,經過國內幾家的粉末冶金和電碳企業大量使用,效果十分理想。
ａｏｒ銅粉在抗氧化效果方面比電解銅粉好,在相同條件下,ａｏｒ法銅粉抗氧化效果比電解銅粉高1倍。這一點對使用銅粉的金剛石工具生產企業尤為重要,因為這些企業銅粉一次用量較少,因而要求粉末的保質期長,抗氧化效果好。使用結果令用戶滿意。
5 結論
（1）使用ａｏｒ法成功地生產出低松裝密度銅粉。該方法*可以替代污染環境、能耗高的電解法,從而開辟了高性能銅粉生產的新工藝。（2）ａｏｒ銅粉具有形狀不規則、成形性好、抗氧化性好等優點,在應用方面*可以替代電解銅粉。
參考文獻
[1] 美國金屬學會.金屬手冊[ｍ].第九版,第七卷.北京:機械工業出版社,1994.149～172
[2]敖自立.銅粉等有色金屬粉末的發展與技術進步[ｊ].粉末冶金工業,1997,7（增刊）:52～59.
霍爾效應產生誤差的主要原因
德國REXROTH力士樂DBDH 4 K1X 型減壓閥安全指導
KEYENCE壓力傳感器損壞有什么故障現象
插齒切削層的研究
CZ611一體化電渦流傳感器操作使用注意事項介紹
低松裝密度霧化銅粉生產
生化、霉菌、恒濕箱區別
德國力士樂REXROTH高頻響比例伺服閥附件
Wellington標準品應用在哪些領域
美國MTS模擬型傳感器ER型產品訂購選型依據介紹
電鍍廢水除鎳樹脂的交換原理與基本性質
藥品強光試驗箱的儲存條件
伺服液壓機溫度過高的危害
恒功率和變功率電熱帶的應用
AZI-2780 SUB-1036 NEC調試方法
AQM-ZR型安全帽阻燃性能測試儀的工作原理分析
振動篩之直卸式振動篩
提高模具EDM加工速度
知識普及 油煙凈化器的基本原理
雷泰儀器儀表紅外測溫儀哪款性價比高？
銅粉是粉末冶金制品生產使用的重要原料。工業性銅粉的生產開始于20世紀20年代,當時使用的生產方法為還原銅氧化法和電解法。50年代以后,上出現了新的銅粉生產方法———置換沉淀法和水冶法,后來,又出現了霧化法[1]。
我國于1958年開始了銅粉的試制工作。當時進行的是電解銅粉的生產試驗。60年代中期,電解銅粉試制獲得成功并投入小批量生產。70年代中期,我國建立了*條電解銅粉的生產線。80年代并90年代,隨著我國國民經濟的迅速發展,銅粉用量大幅度增加。為了滿足市場需求,國內一些大型企業通過挖潛革新和進行技術改造,使銅粉產量翻了幾番。在此期間,相繼建立和發展了10多個銅粉生產企業,全國銅粉的生產能力達到4000ｔ左右,年產量平均約1400ｔ[2]。
銅粉的生產方法主要有電解法,水霧化法和氧化還原法3種。電解法生產歷史悠久,工藝成熟。用電解法生產的銅粉,具有樹枝狀的微觀形狀,還有比表面發達、純度高、成形性能好等特點,因而廣泛應用于粉末冶金制品、電碳制品、銅基摩擦材料、金剛石制品和電工合金等生產領域,目前在我國仍有廣闊的市場。然而,用電解法生產銅粉有著嚴重污染環境和能耗高的缺點。為此,60年代國外開始采用ａｔｍｉｓｉｎｇｏｘｉｄｉｚｉｎｇｒｅｄｕｃｉｎｇ（簡稱ａｏｒ）法制造銅粉。美國ｏｍｇ（ｓｃｍ）公司使用ａｏｒ法生產低松裝密度銅粉已達30多年,目前的年產量近2萬ｔ（基本情況可參閱ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｏｍｇｒｏｕｐｉｎｃ）。但是在我國,這項技術zui近兩年才開始研究。這說明,隨著當前我國政府和人民的生態環境保護意識的提高,已在考慮并著手采用低能耗,無環境污染的生產方法來進行工業生產。在銅粉生產方面,能夠替代電解法的,當*霧化制粉法。但是,實踐證明,單一霧化法生產的銅粉存在松裝密度大、成形性差等缺點,在實際應用中無法替代電解銅粉。因此,近年筆者采用水霧化制粉,再加上氧化還原等后續處理工藝（即ａｏｒ法）,研制開發了符合環保需要的低松裝密度霧化銅粉。本文僅對該產品的生產工藝、粉末形貌和性能,以及應用結果等作一個簡要的介紹。
2 生產工藝
ａｏｒ銅粉的工藝流程如圖1所示。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2.1 霧化
工業化的霧化銅粉生產分氣霧化法和水霧化法兩種。生產實踐證明,水霧化生產效果比氣霧化好。相同的粒度及粒度組成的水霧化和氣霧化銅粉,在相同的后續處理條件下,其氧化效果及成品的松裝密度是不同的,見表1。
究其原因,水霧化粉末的顆粒形狀比氣霧化粉末不規則,因而更有利于加快氧化速度。
2.2 氧化氧化過程對生產高性能低松裝密度銅粉的影響*。在生產中發現,氧化方式、氧化時間及氧化溫度對粉末的氧化效果影響很大。特別是在相同的氧化時間和氧化溫度條件下,氧化方式對氧化效果的影響尤其大。氧化方式分為靜態及動態兩種方式。靜態氧化時,銅粉氧化速度十分緩慢,而且容易結塊;動態氧化則不然,故其氧化效果甚佳。兩種氧化方式的比較見表2。
當然,在氧化過程中,適當的氧化溫度和氧化時間也很重要,這里不再論述。
2.3 還原還原過程相對比較簡單,還原溫度一般為400～600℃,時間60～120ｍｉｎ。
2.4 破碎還原后的銅粉,呈塊狀,有時板結嚴重,需要破碎。但須注意,破碎方式對成品的松裝密度影響很大,它能直接影響成品的成形性能。普通滾動球磨,僅只磨15～30ｍｉｎ,就會使松裝密度從2.49ｇ/ｃｍ3提高到3.3ｇ/ｃｍ3。為了克服該問題,筆者專門設計并制造了一套破碎裝置,使用時不會提高粉末的松裝密度,而且破碎效率高,效果十分理想。
2.5 抗氧化處理銅粉由于自身特點,容易氧化,我們采用自己開發的氧化劑處理后,其抗氧化效果可達2年之久。
3 粉末性能
3.1 粉末形貌采用ａｏｒ法研制開發的低松裝密度霧化銅粉,其微觀形狀為珊瑚不規則狀,比表面發達,成形性好,能夠替代電解銅粉,其顆粒形貌見圖2。
3.2 粉末性能所制ａｏｒ銅粉的化學成分和工藝性能分別示于表3和表4。
4 應用結果
用ａｏｒ法生產的銅粉,由于微觀形狀呈不規則狀,氧含量低,成形性好,工藝性能穩定,故能替代電解銅粉。應用于鐵基制品及對生坯強度要求較高的銅基摩擦材料、電碳制品中,經過國內幾家的粉末冶金和電碳企業大量使用,效果十分理想。
ａｏｒ銅粉在抗氧化效果方面比電解銅粉好,在相同條件下,ａｏｒ法銅粉抗氧化效果比電解銅粉高1倍。這一點對使用銅粉的金剛石工具生產企業尤為重要,因為這些企業銅粉一次用量較少,因而要求粉末的保質期長,抗氧化效果好。使用結果令用戶滿意。
5 結論
（1）使用ａｏｒ法成功地生產出低松裝密度銅粉。該方法*可以替代污染環境、能耗高的電解法,從而開辟了高性能銅粉生產的新工藝。（2）ａｏｒ銅粉具有形狀不規則、成形性好、抗氧化性好等優點,在應用方面*可以替代電解銅粉。
參考文獻
[1] 美國金屬學會.金屬手冊[ｍ].第九版,第七卷.北京:機械工業出版社,1994.149～172
[2]敖自立.銅粉等有色金屬粉末的發展與技術進步[ｊ].粉末冶金工業,1997,7（增刊）:52～59.
霍爾效應產生誤差的主要原因
德國REXROTH力士樂DBDH 4 K1X 型減壓閥安全指導
KEYENCE壓力傳感器損壞有什么故障現象
插齒切削層的研究
CZ611一體化電渦流傳感器操作使用注意事項介紹
低松裝密度霧化銅粉生產
生化、霉菌、恒濕箱區別
德國力士樂REXROTH高頻響比例伺服閥附件
Wellington標準品應用在哪些領域
美國MTS模擬型傳感器ER型產品訂購選型依據介紹
電鍍廢水除鎳樹脂的交換原理與基本性質
藥品強光試驗箱的儲存條件
伺服液壓機溫度過高的危害
恒功率和變功率電熱帶的應用
AZI-2780 SUB-1036 NEC調試方法
AQM-ZR型安全帽阻燃性能測試儀的工作原理分析
振動篩之直卸式振動篩
提高模具EDM加工速度
知識普及 油煙凈化器的基本原理
雷泰儀器儀表紅外測溫儀哪款性價比高？