金屬和合金粉末以及粉末的製造技術
2023-04-29 21:30:26 1
專利名稱：金屬和合金粉末以及粉末的製造技術
技術領域：
本發明涉及一種用於製備顆粒尺寸和成分嚴格確定的金屬粉末的方法和設備，以及這樣製造出的金屬粉末。在另一方面，本發明涉及粉末的製造和近終形產品的製造。
背景技術：
金屬粉末具有許多用途，其中包括(a)作為粉末冶金技術的原料，這種粉末冶金技術可以製造近終形產品，從而不必從大的坯料上機加工出零件。在一些情況下，在機加工過程中90％的材料被去除，並且不得不進行回收。製造近似精密成型產品的方法可以有利地減少這種浪費。
(b)合金；合金製備中金屬粉末的應用使得溶解迅速並且使合金中的偏析最小化。
(c)用於它們的美學方面的特性，金屬粉末經常被用在金屬漆中。
(d)作為火箭中的燃料。
(e)例如在製造許多高密度磁性相中，作為用於以合金成分進行混合的微細粉末。
存在多種製造金屬顆粒的傳統方法。其中包括破碎和研磨，由於金屬固有的的抗變形性所以它們是能量特別密集的工藝，並且對於活潑金屬，研磨工藝需要在惰性條件下進行以避免氧化。還可以通過用氫氣對金屬化合物、例如氧化物進行還原獲得金屬粉末，但是這一般只限於沒有水蒸汽穩定的氧化物。為了還原非常活潑金屬的氧化物，需要例如鈣等反應物，從而使粉末易於受到氧化鈣的汙染。注射到轉盤上的熔融金屬產生了液體微細顆粒，該顆粒被從轉盤上作為小滴離心排出，所述小滴隨後固化。液體金屬可以通過與高速氣體碰撞形成熔融金屬流而被霧化。金屬粉末可以通過驟冷金屬蒸氣來生產。對於一些具有很大的氫可溶解性的金屬，可能形成脆的氫化物相，這些氫化物相隨後會破碎或爆裂成微細顆粒。通過在高溫下加熱，氫化物完全分解形成金屬顆粒。最後，從溶解在含水或熔融鹽電解質中的金屬化合物中進行金屬的電化學沉積，可以獲得易於破碎成微細粉末的枝晶沉積物。總體上，所有這些方法均可以獲得微細粉末，但是這些粉末經常在很大程度上被氧化並且被氧化產物汙染，並且通常顆粒尺寸的範圍非常大。存在一個具體的問題是，當需要給定顆粒尺寸的金屬粉末時，通常需要對產品進行篩選並且排除相當大的部分。對於尤其是那些最為活潑金屬，當需要合金粉末時，這些問題更為惡化。
通過研磨非常易於獲得金屬氧化物粉末，這是因為氧化物通常脆性很高並且易於破碎。作為氧化物，它們在這一過程中不會被氧化。通過從含水或熔融鹽溶液析出，也可以生產非常微細的氧化物粉末。或者，通過揮發性化合物與氧的反應，可以形成微細粉末。例如，四氯化鈦與氧的反應將獲得非常微細的氧化物粉末。通常，這些顆粒尺寸均勻，但是生產微細金屬粉末仍存在問題。
發明的概述在第一個方面，本發明提供由所附的獨立權利要求限定的，用於生產金屬粉末的方法和設備，以及一種金屬粉末。在從屬權利要求中陳述了本發明的優選或有利的特徵。
本發明的這一方案以下面的驚人發現為基礎，即，可以對粉末化的金屬化合物、例如金屬氧化物粉末進行電化學處理，以生產具有均勻結構和尺寸的金屬粉末。因此，可以有利地提供用於生產金屬粉末的方法，其中對包含金屬(M1)和非金屬物質(X)之間的化合物(M1X)的前體粉末進行電脫氧處理。在這一工藝中，在使非金屬物質溶解在熔體中的條件下，前體粉末形成與包含一種熔融鹽(M2Y)的熔體接觸的陰極。這可以有利地形成多孔金屬試樣，所述金屬試樣可以根據需要進行處理以形成金屬粉末。
令人驚訝的是，已經發現，根據本發明的實施例生產的金屬粉末在金屬粉末的顆粒尺寸方面和單個顆粒的微觀結構方面均具有均勻的微觀結構。另外，已經發現可以生產出相似形狀的顆粒。例如，粉末可以形成立方結構。由於利用現有技術的方法進行金屬粉末的生產不能高產量地生產這種材料，所以利用這種方法生產出的細小、一致的顆粒尺寸和金屬純度是非常有利的；在現有技術的方法中，通常需要進行篩選以獲得一致顆粒尺寸，並且引起巨大的浪費。
在此，術語電脫氧用於表示通過使化合物與熔體接觸並且向其施加陰極電壓，以便溶解非金屬物質或陰離子物質，從而在固態下從化合物中去除非金屬物質(X)的工藝。在電化學中，術語氧化表示氧化狀態的變化，並且不必需是與氧的反應。然而，不應推斷電脫氧總是涉及兩種(或所有)化合物的成分氧化狀態的變化；應當認為這取決於化合物的特性、例如其是否主要是離子或是共價的。另外，不應推斷為電脫氧僅可以應用於氧化物；任何化合物均可以按照這種方式進行處理。在具體例子中，其它描述電脫氧工藝的術語可以為電分解、電還原或固態電解。
在一個優選實施例中，施加在金屬化合物上的陰極電壓小於用於在陰極表面上從熔融鹽中沉積出陽離子的電壓。這可以有利地減少涉及陽離子的金屬間化合物的汙染。據信，這可以在一個實施例的條件下實現，在所述實施例中，鹽或電解質的分解電勢在電脫氧或電還原過程中、或者在實施例的條件下不會被超過，所述實施例提供一種生產金屬粉末的方法，在使電極表面產生X而不是M2沉積物的反應或離子化、並且X溶解在電解質M2Y中的條件下，該方法通過在熔融鹽M2Y或鹽的混合物中進行電解，對金屬化合物(M1X)粉末進行處理。
在申請號為PCT/GB99/01781的國際專利申請中描述了電脫氧處理的進一步的細節，該國際專利申請在全部被作為參考。
在本發明的方法中，優選地，所生產的金屬具有比熔體或鹽更高的熔點。
進而，可以存在其它金屬化合物、例如金屬氧化物，並且電解產品可以是合金粉末。
本發明的方法可以有利地獲得顆粒尺寸非常均勻並且沒有氧或其它汙染物的產品。
根據本發明的一個優選實施例，已經發現，通過從氧化物中陰極電離去除氧，金屬氧化物粉末的電化學還原產生純金屬粉末的坯塊，其顆粒尺寸依賴於預成型和金屬氧化物粉末的燒結條件以及電脫氧、或電解的時間和溫度。還可以改變其它的電解參數、例如電壓、電流和鹽的成分，以便控制金屬粉末的形態。這些參數的控制可以有利地適用於除了氧化物的前體粉末。
金屬化合物或氧化物應表現出至少一些導電性，或者在與導體接觸的情況下使用。
金屬合金粉末可以有利地通過前體粉末的電脫氧來形成，所述前體粉末包含兩種或多種金屬化合物或者一種或多種金屬或合金，與一種或多種金屬化合物的混合物或固溶體。
在第二個方面，本發明可以有利地提供一種用於形成近終形產品的方法。在該方法中，由包含金屬(M1)和非金屬物質(X)之間的化合物(M1X)的粉末化原料形成成型前體。然後通過電脫氧對該前體進行處理，在使非金屬物質溶解在熔體中的條件下，前體形成與包含一種熔融鹽(M2Y)的熔體接觸的陰極。使在足夠長的時間和/或在足夠高的溫度下進行該電脫氧處理，在通過電脫氧生成的金屬粉末顆粒之間形成相互連接，以便生產出對於進一步的加工具有足夠強度的近終形產品。
上述本發明在粉末生產方面的優點也可以適用於本發明的這一方面。例如，在小於陽離子從熔體中沉積出來所需電壓的陰極電壓下進行電脫氧，可以有利地減少近終形產品的汙染，並且採用包含兩種或多種金屬的混合物或固溶體的原料，可以有利地生成所需合金的近終形產品。本領域技術人員可以容易地理解，上述其它優點也可以適用於近終形產品的成型。
發明的具體實施例和最佳形式現在，將通過參照附圖進行舉例來說明本發明的實施例，其中
圖1表示根據本發明的第一個實施例的用於金屬氧化物粉末電脫氧的設備；圖2表示根據本發明第二個實施例的設備。
圖3是在例1和例2中用作起始材料的氧化鈦粉末的顯微照片；圖4是例1中的由圖3的氧化物生產出的鈦粉的顯微照片；圖5是例2中的由圖3的氧化物生產出的鈦粉的顯微照片；圖6是例3中生產出的鉻粉的顯微照片；圖7是例5中生產出的AlNi3粉末的顯微照片；圖8是疊加在AlNi3的參考試樣的光譜上的，圖7的粉末的XRD(X射線衍射)光譜；圖9是在例6中用作起始材料的氧化鈮粉末的顯微照片；圖10是從圖9的氧化物粉末生產出例6中的鈮粉的顯微照片；圖11是在例6中使用的用於電脫氧的設備的示意圖；並且圖12是例6中生產的鈮粉的XRD分析的圖譜。
圖1和圖2表示與陰極導體接觸的金屬氧化物球團2。各球團是通過對亞微米或微米尺寸的粉末(圖3)、如二氧化鈦，通過粉末處理技術、例如壓制、粉漿澆鑄等製備而成的。然後，在製成電解槽中的陰極之前，可以對球團進行焙燒以使其具有結構強度，在所述電解槽中用一個坩堝6容納熔融鹽8。在本實施例中，電解槽容納氯化物鹽，氯化物鹽可以是CaCl2或BaCl2，或者它們相互之間或與其它氯化物鹽、如NaCl的共晶混合物。
在圖1的實施例中，球團是環狀的並且穿在Kanthal絲4形式的一個陰極導體上。所述坩堝是石墨或氧化鋁製的惰性坩堝。在圖2的實施例中，坩堝12由導電材料、例如鈦或石墨製成。球團沉在熔體中並且與坩堝接觸，在坩堝上施加陰極電壓。因此，坩堝本身成為一個集電器。
如下面所述，在兩個實施例中電化學工藝都是相同的。隨著電流的施加，氧被電離、溶解在所述鹽中，並且向石墨陽極10擴散，在該處氧氣被排放。從而，從氧化物中將氧去除掉，將金屬留下。如圖4所示，該金屬產品是尺寸非常均勻的非常細的粉末。應當注意，所生成的金屬粉末具有比氧化物粉末的初始晶粒尺寸大很多的晶粒尺寸。通過改變溫度，電脫氧(還原)的時間、電壓、電流和/或鹽的種類，可以改變和控制金屬粉末的尺寸和形態。
上述實施例用於生產鈦金屬粉末，但是也可以通過將氧化物粉末混合在一起並優選對它們進行焙燒或燒結以便強化所述球團，以相同的途徑生產合金粉末。也可以對球團進行焙燒，以便形成氧化物固溶體。優選地，氧化物粉末的顆粒尺寸不大於幾微米，並且比要生產的金屬粉末細。
電解質應由鹽組成，該鹽比要生產的金屬的等效(equivalent)鹽穩定，並且優選地，所述鹽應當儘可能的穩定，以便將氧去除到儘可能低的濃度。鹽的選擇包括鹼和/或鹼土金屬的氯化物鹽或其它滷化物鹽，特別是鋇、鈣、銫、鋰、鍶和釔。
為了獲得熔點比純淨的鹽低的鹽，和/或改變陰極和電解質之間的相互作用，可以採用鹽的混合物，優選採用共晶組分。
在還原結束時，將被還原的坯塊從熔融鹽中退出。然而，一些鹽被包含在退出的球團中，並且阻止粉末的氧化。所述鹽可以簡單地通過在水中或者有機溶劑、例如乙醇中進行清洗而被去除。通常，該球團非常的脆並且可以很容易地破碎以便顯露出金屬粉末。
下面的例子用於對本發明進行說明例1將三個通過壓制潮溼的0.25μm的二氧化鈦粉末(圖3)，隨後乾燥，並在950℃下於空氣中燒結2小時製成的直徑5mm、厚度1mm的球團放置於盛有950℃的熔融的氯化鈣的鈦坩堝中。電解槽的設計如圖2所示。在石墨陽極和鈦坩堝之間施加3V的電壓。10小時之後，結束電脫氧，所述鹽可以固化並隨後溶解在水中，以便顯露出黑色/金屬球團，然後將其從坩堝中移出並進行乾燥。在掃描電子顯微鏡下進行觀察，顯示出球團的微粒結構已經從0.25μm的二氧化鈦微粒轉換成了12μm的鈦微粒(圖4)。鈦微粒尺寸非常均勻，大約為12μm+/-3μm，非常有利。在實驗驗誤差範圍內，能量分散X射線分析未檢測出氧。
應當指出，在其它實驗中觀察到增加電解時間將會使微粒的尺寸增加，並且同時，單獨的微粒之間的相互連接顯著增強。這最終可導致堅固的金屬球團的生成，這種球團不能破碎成粉末，並且因此形成近終形產品的形式。另外，這種堅固的球團可以直接用於各種製造技術、例如燒結的原料。這些堅固球團中的微觀結構被認為與傳統的Kroll海綿鈦中的微觀結構類似。鈦球團的成型還有賴於熔融鹽的特性和其它實驗條件、例如預成型條件和球團的燒結。
例2將例1中的TiO2粉末與水混合，以便形成漿料，然後，將所述漿料粉漿澆注成小球團，在空氣中乾燥並於950℃下燒結2小時。燒結的球團直徑為8mm、厚度為2mm。在每個燒結的TiO2球團中鑽一個直徑1.5mm的孔。將它們中的兩個穿在一個直徑1.5mm的Kanthal絲上，然後插入到950℃下熔融的氯化鈣和氯化鋇的共晶混合物中。採用氧化鋁坩堝容納所述鹽，並且電解槽的設計表示在圖1中。在石墨陽極和Kanthal絲之間施加3.1V的電壓。在20小時之後，將溫度降至700℃，從坩堝中移去Kanthal絲上的球團，在空氣中冷卻並隨後在水中清洗，以顯露出灰色/金屬球團。在掃描電子顯微鏡下進行觀察，顯示出各球團的微粒結構已經從0.25μm的二氧化鈦微粒轉變成了分別為大約3μm和大約20μm的兩種類型的鈦微粒(參見圖5)。
如在例1中所示，通過適當控制工藝參數，可以生產出微粒尺寸比這個更為一致的鈦粉，但是應當注意，與現有技術的方法生產出的產品相比，例2中生得到的微粒尺寸範圍明顯更為均勻，非常有利。
例3將1μm的氧化鉻粉末與水混合以便形成漿料，漿料被粉漿澆注成直徑大約為8～10mm且厚度大約為3～5mm的小試樣或球團，隨後於空氣中乾燥並在950℃下燒結2小時。在燒結之後，沒有觀察到試樣顏色(綠色)和尺寸的顯著變化，但是機械強度顯著增強。如圖1所示，將三個燒結試樣置於990℃下盛有熔融氯化鈣的石墨坩堝中。通過將NaCl添加到熔體中以減少氧化鉻在熔體中的溶解，可以獲得更好的效果。在石墨陽極和石墨坩堝之間施加2.7V的電壓。在15小時之後，結束電解，可以將鹽凝固並隨後溶解在水中以便顯露出灰色/金屬球團。在掃描電子顯微鏡下觀察(圖6)，在被還原的樣品中顯示出兩種尺寸的微晶聚集體較大的微晶尺寸為20～50μm，而較小的微晶尺寸為5～8μm。能量分散X射線分析證實兩種類型的微晶均為純淨的金屬鉻。
通過進行工藝參數控制，可以縮小這一實施例中生產的微粒尺寸範圍，但是，鉻的微粒尺寸範圍與通常採用機械研磨的現有技術的方法相比窄很多。
例4將二氧化鈦粉末(微粒尺寸為0.25μm)、氧化鋁(0.25μm)和氧化釩(1-2μm)以一定比例混合，以使金屬元素的比例與所需合金相同，在這一例中，為Ti-6Al-4V合金。然後，將該混合物與水製成漿料，並且粉漿澆注成球團，隨後乾燥並在950℃下於空氣中燒結2小時。在燒結之後，球團的顏色從淺綠色轉變成棕褐色。燒結球團的尺寸直徑大約為8mm、厚度大約為6mm。在鑽出一個直徑1.5mm的孔之後，將燒結球團中的一個穿在Kanthal絲上，然後插入到950℃下氯化鋇和氯化鈣熔融的共晶混合物中。採用氧化鋁坩堝容納熔融的鹽，並且電解槽的的設計如圖1所示。在石墨陽極和Kanthal絲之間施加3.1V的電壓。在20小時之後，可以將鹽的溫度冷卻到700℃，並且隨後結束電脫氧。將Kanthal絲上的球團從坩堝上移去，在空氣中冷卻然後在水中清洗/浸濾，以便顯露出灰色/金屬球團。在掃描電子顯微鏡下觀察顯示，球團的微粒結構與圖3所示的鈦的結構類似。EDX分析顯示，在球團中沒有氧，並且證實在實驗誤差的範圍內，單個顆粒中的鈦、鋁和釩以所需比例存在。
例5將Al2O3和NiO粉末以1∶6的摩爾比混合，壓製成小圓柱形球團(直徑10mm、高度5～10mm)，並且在空氣中以980～1000℃燒結大約2小時。在燒結之後，球團的灰綠色僅變得略微發白。在燒結的球團中鑽出直徑為1.7mm的孔。將四個重量大約為4克的燒結球團穿在Kanthal絲(直徑為1.0mm)上，以便形成一個組裝陰極。如圖1所示，在950℃和3.1V下，於氬氣保護的熔融的CaCl2中在組裝陰極和石墨陽極之間進行電脫氧。經還原後，從熔融的鹽中移去所述球團，首先在氬氣中冷卻，然後在空氣中冷卻到室溫。用水清洗被還原的球團，所述球團隨後在空氣中乾燥，顯露出灰色的金屬色澤。被還原的球團的表面和截面由尺寸為2～20微米(參見圖7)且包含原子比為1∶3的Al和Ni的球狀微粒構成。未檢測出氧。然後，用瑪瑙研缽將球團手工研磨成粉末。對粉末進行XRD(X射線衍射)，衍射譜顯示出與標準AlNi3試樣幾乎相同的圖案(參見圖8)。
例6在實驗中採用的Nb2O5粉末純度分別為99.97wt％和99.99wt％，平均微粒尺寸分別為4.03μm和12.71μm。將粉末壓製成多孔坯塊，然後通過燒結使坯塊強化。被燒結的球團被置於陰極集電器上，以形成組裝的氧化物陰極。用作熔體的CaCl22H2O和NaCl為分析純試劑。所有化學製劑均由Aldrich Chemical提供。在373K下於空氣中對CaCl22H2O進行1小時的脫水，緩慢加熱至573K，然後在573K下保持12小時。脫水的CaCl2和乾燥的NaCl被充分混合，然後在使用之前於473K下進行乾燥。從Graphite Technologies購買直徑10mm、長100mm的高密度石墨棒用作陽極。採用直徑為1.5mm的Kanthal絲作為陰極集電器。
在圖11中示意性地表示出了用於電解的電解槽。採用兩個兩個Farnell LS30-10 Autoranging Power Supplies在恆壓下進行電解。將用於連接Nb2O5球團60的第一導線引至一個電源的負極端。利用第二導線62，將用於盛放熔融電解質58的不鏽鋼坩堝56連接到另一個電源的負極端。兩個電源的兩個正極端均連接到石墨棒陽極52上。所有從單個電極至所述電源的電連接由Kanthal絲50、62形成。採用在氧化鋁護套54中的K型熱電偶測量電解溫度。將電解槽置於一個垂直的一端封閉的Inconel反應器中。
用高純度的氬氣衝洗電解槽，同時將其加熱到所需的溫度。當所述電解槽達到其電解溫度時，將石墨棒陽極浸入到熔融的電解質中，並且在U2＝2.8-3.0V和1173K下進行預電解，直到不能用肉眼觀察到陽極氣泡為止，這通常需要12小時。在預電解完成之後，將氧化物陰極浸入到熔體中。如圖11所示，在分別施加在電解槽上的恆定電壓(U1和U2)下進行電解。在電解過程中，利用一個帶有RS232串口和ADAMS 4017-8通道模-數轉換器的PC，顯示並記錄所施加的電壓(U1)和所產生的電流。
在873K，於氬氣氣流下從熔體中迅速移去還原態的試樣，並且在冷水中進行淬火和清洗，隨後用酸浸出，用水進行漂洗，並且用丙酮清洗。通過手工研磨將所得的多孔球團被製成粉末。然後，用丙酮再次清洗所得的鈮金屬粉末，並且在真空中於室溫下進行乾燥。
採用帶有能量分散X射線分析(EDXA)附件的Jeol JSM-5800LV掃描電子顯微鏡(SEM)對燒結或還原的球團的形態進行觀察。利用EDXA確定雜質的濃度。採用Philips衍射儀PW1710，以Cu Kα1輻射進行粉末X射線衍射測量(XRD)，以檢測存在於所製備的粉末中的各種相。通過在空氣中再次氧化之前和之後稱量所製備的鈮金屬粉，確定氧的含量，其中，通過XRD分析證實了金屬粉末完全再次氧化成Nb2O5。採用Drager QuadGard Chlorine Detector監測廢氣中的氯的水平。
可以發現，在電解之後留在陰極上的最終產品是多孔球團形式的金屬鈮。圖9和10表示在U1＝3.1V和1123K的條件下進行24小時的電脫氧之前(對微粒尺寸4.03μm的Nb2O5)和之後，Nb2O5球團截面的典型的微觀結構。注意觀察，在還原之後，還原態產品形式實際上是粉末坯塊，該粉末坯塊被鬆散地燒結在一起，並且微粒尺寸增大至一定程度。所製備的鈮金屬粉末包含2311質量ppm的氧。
在圖12中顯示了在1173K下還原48小時的鈮金屬粉末的典型的測量的XRD(X射線衍射)圖案，從中可以看出，粉末是純淨的鈮，沒有任何氧化物相。
總之，本實驗的結果證明，Nb2O5多孔球團可以容易地脫氧成金屬鈮。對於隨後的淨化處理、例如在高溫下進行高真空燒結而言，所製備的鈮金屬粉顯然可以接受。我們的實驗顯示，通過適當控制實驗條件並且通過改變Nb2O5粉末的微粒尺寸，可以容易地製備各種微粒尺寸範圍的鈮金屬粉末。
權利要求
1.一種用於生產金屬粉末的方法，包括以下步驟在使非金屬物質溶解在熔體中的條件下，對包含金屬(M1)和非金屬物質(X)之間的化合物(M1X)的前體粉末通過電脫氧進行處理，所述前體粉末形成與包含有熔融鹽(M2Y)的熔體接觸的陰極；並且根據需要對電脫氧的產品進行處理，以形成金屬粉末。
2.如權利要求1所述的方法，其中，將比用於使陽離子(M2)從熔體中沉積的電壓低的陰極電壓施加在陰極上，在這個條件下進行電脫氧。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述熔體包括包含兩種或更多陽離子(M2)的鹽的混合物，並將比用於使任何陽離子(M2)從熔體中沉積的電壓低的陰極電壓施加在陰極上，在這個條件下進行電脫氧。
4.如權利要求1、2或3所述的方法，其中，前體粉末為導體並且用作陰極。
5.如權利要求1、2或3所述的方法，其中，前體粉末是絕緣體並且用於與導體接觸以形成陰極。
6.如前述任何一項權利要求所述的方法，其中，在700-1000℃的溫度下進行電脫氧。
7.如前述任何一項權利要求所述的方法，其中，前體粉末包括尺寸在0.05和20μm之間的微粒。
8.如權利要求1至6中任何一項所述的方法，其中，前體粉末包括尺寸在0.25和2μm之間的微粒。
9.如前述任何一項權利要求所述的方法，其中，金屬粉末包括在尺寸在1和30μm之間的微粒。
10.如前述任何一項權利要求所述的方法，其中，熔融的鹽包括作為陽離子物質(M2)的Ca、Ba、Li、Cs和/或Sr。
11.如前述任何一項權利要求所述的方法，其中，熔融的鹽包括作為陰離子(Y)的Cl或F。
12.如前述任何一項權利要求所述的方法，其中，非金屬物質包括O、S、C或N。
13.如前述任何一項權利要求所述的方法，其中，金屬(M1)包括Ti、Si、Ge、Zr、Hf、Sm、U、Al、Mg、Nd、Mo、Cr或Nb、V、Ta、Mb、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Be、Sr、Ga、In、Tl、鑭系元素或錒系元素、或它們的合金。
14.如前述任何一項權利要求所述的方法，其中，通過粉末處理技術、例如粉漿澆注或壓制，將前體粉末形成一個用於進行電脫氧的試樣，並且對電脫氧產品進行研磨或破碎，以形成金屬粉末。
15.如權利要求14所述的方法，其中，前體粉末的形成包括燒結。
16.如前述任何一項權利要求所述的方法，其中，前體粉末包括一種或多種金屬化合物的混合物或固溶體，並且可選的包括一種或多種金屬或合金。
17.一種根據前述任何一項權利要求限定的方法生產的金屬粉末。
18.一種用於實施前述任何一項權利要求限定的方法的設備。
19.一種用於形成近終形產品的方法，包括以下步驟由包含金屬(M1)與非金屬物質(X)之間的化合物(M1X)的粉末化原料形成成型前體；通過電脫氧對該前體進行處理，在使非金屬物質溶解在熔體中的條件下，前體形成與包含一種熔融鹽(M2Y)的熔體接觸的陰極，在足夠長的時間和/或在足夠高的溫度下進行該電脫氧，使通過電脫氧生成的金屬粉末顆粒之間形成相互連接，以便生產出對於進一步的處理具有足夠強度的近終形產品。
20.如權利要求19所述的方法，其中，將比用於使陽離子(M2)從熔體中沉積的電壓低的陰極電壓施加在陰極上，在這個條件下進行電脫氧。
21.如權利要求19所述的方法，其中，所述熔體包括包含兩種或更多陽離子(M2)的鹽的混合物，並且將比用於使任何陽離子(M2)從熔體中沉積的電壓低的陰極電壓施加在陰極上，在這個條件下進行電脫氧。
22.如權利要求19、20或21所述的方法，其中，前體粉末為導體並且用作陰極。
23.如權利要求19、20或21所述的方法，其中，前體粉末是絕緣體並且用於與導體接觸以形成陰極。
24.如權利要求19至23中任何一項所述的方法，其中，在700-1000℃的溫度下進行電脫氧。
25.如權利要求19至24中任何一項所述的方法，其中，粉末化原料包括尺寸在0.05和20μm之間的微粒。
26.如權利要求19至24中任何一項所述的方法，其中，粉末化原料包括尺寸在0.25和2μm之間的微粒。
27.如權利要求19至26中任何一項所述的方法，其中，熔融的鹽包括作為陽離子物質(M2)的Ca、Ba、Li、Cs和/或Sr。
28.如權利要求19至27中任何一項所述的方法，其中，熔融的鹽包括作為陰離子(Y)的Cl或F。
29.如權利要求19至28中任何一項所述的方法，其中，非金屬物質包括O、S、C或N。
30.如權利要求19至29中任何一項所述的方法，其中，金屬(M1)包括Ti、Si、Ge、Zr、Hf、Sm、U、Al、Mg、Nd、Mo、Cr、Nb、V、Ta、Mb、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Be、Sr、Ga、In、Tl、鑭系元素或錒系元素、或它們的合金。
31.如權利要求19至30中任何一項所述的方法，其中，通過粉漿澆注或壓制，將粉末化原料形成一個用於電脫氧的試樣。
32.如權利要求19至31中任何一項所述的方法，其中，前體的形成包括燒結。
33.如權利要求19至32中任何一項所述的方法，其中，粉末化原料包括一種或多種金屬化合物的混合物或固溶體，並且可選的包括一種或多種金屬或合金。
34.如權利要求19至33中任何一項所述的方法，其中，通過燒結和/或機加工對近終形產品進行後續處理。
35.一個利用權利要求19至34中任何一項限定的方法形成的近終形產品。
36.一種用於生產如權利要求35所限定的近終形產品的設備。
全文摘要
通過例如粉漿澆注，將一種包含金屬化合物的前體粉末形成一個用於電脫氧的試樣。然後將該試樣浸入到一個包含有熔融的鹽的熔體中並且施加陰極電壓，以便通過電脫氧從前體粉末中去除非金屬物質並將其溶解在熔體中。這通常形成一個金屬試樣，該金屬試樣可以被粉碎成金屬粉末。在本發明的第二個面，將粉末化原料形成一個成形前體，並且進行更大程度的電脫氧，以便形成近終形產品。
文檔編號C25C5/00GK1479794SQ0182011
公開日2004年3月3日 申請日期2001年11月15日 優先權日2000年11月15日
發明者D·J·弗雷, G·Z·陳, D J 弗雷, 陳 申請人:劍橋大學技術服務有限公司