一種霧化銅粉氧化改性的生產方法
2023-04-26 17:55:41 1
專利名稱：一種霧化銅粉氧化改性的生產方法
技術領域：
本發明涉及冶金技術領域內銅粉的一種精煉方法，進一步是指一種霧化銅粉氧化改性的生產方法。
氧化還原法生產銅粉是銅粉工業生產中的主要方法之一。由於用該方法生產銅粉較電解法生產銅粉對環境汙染小，能耗低，粉末質量在壓制性、燒結性、抗氧化性等諸多方面具有明顯優勢，因此用氧化還原法生產銅粉一直被眾多生產廠家所看重。而氧化還原法生產的關鍵技術則是原料銅粉的氧化，因為只有氧化技術解決得好，銅粉才易於改性。但在實際生產中存在的問題是，銅粉的氧化本身不易進行，因為無論是水霧化銅粉或氣霧化銅粉，在銅粉氧化過程中，外層氧化由氧化銅組成，中心部分為銅，兩者之間為氧化亞銅層，銅粉顆粒的氧化深度取決於由氧離子通過各層的擴散速度，而且與各氧化層的緻密度及缺陷(和空隙裂紋等)有關。在通常條件下，由於各氧化層緻密度較高，氧離子進行擴散困難，所以氧化速度很慢，效率很低，很難改變銅粉的形狀及內部結構。
正是由於上述原因，所以如何尋求一種對霧化銅粉改性的經濟高效的工業氧化方法，以達到顯著改變霧化銅粉的顆粒形狀及內部結構，是國內外各制粉廠家斥資研究的重要課題。在國外(比如美國)，氧化還原法已是製取銅粉的主要方法。在八十年代初，由美國金屬學會主編的《金屬手冊》第七版第七卷關於粉末冶金的內容中發表了美國SCM金屬製品公司的用氧化還原法生產工業銅粉的工藝及性能指標，對於其中的關鍵技術即氧化過程的熱力學及動力學問題進行了分析和探討，並提出了霧化銅粉在迴轉爐或流態化床中的氧化條件及所獲還原銅粉的性能松裝密度2.6-2.8g/cm3，流動性＜30秒/50g，壓坯強度稍高於氧化前的霧化銅粉。在1995年《中南工業大學學報》V.26.N6中發表了國內一篇題名為「低松比霧化銅粉研製」的論文，它採用了與美國SCM公司類似的工藝方法，也獲得了與美國SCM公司性能水平相當的銅粉。但上述國外和國內分別介紹的兩種氧化還原銅粉，雖然銅粉性能有所提高，但由於氧化技術並沒有完全解決好，因此用該法製得的銅粉形狀和結構改變不大，粉末性能仍偏低，還是達不到替代電解銅粉的要求。
由於國內的研究一直解決不好氧化還原法的主要生產步驟-原料銅粉的氧化改性問題，即還不能找到一種切實有效的氧化方法，所以目前國內銅粉生產仍然以採用汙染大、能耗高的電解法為主。而國外的情況似乎有了進展，1999年從INTERNET網上查到的美國OMG金屬粉末公司(SCM公司已併入OMG公司)生產的經氧化還原處理的霧化銅粉性能有了較大的提高，其松裝密度為1.38-2.15/cm3，壓坯強度為12.4-21MPa。但是該公司的氧化關鍵技術嚴格保密，多次派代表團到我國推銷該銅粉，並在北京設有代理商，但不願轉讓其生產技術。
本發明的目的，乃是提供一種對霧化銅粉進行氧化改性的經濟高效的工業氧化方法，使之顯著改變霧化銅粉顆粒形狀及內部結構，從而有效控制和降低經氧化還原法製得的銅粉的松裝密度，提高壓坯強度，達到國外同類產品的先進水平。
本發明的解決方案如下。將原料銅粉粉末顆粒松裝在舟皿或傳送帶上，在450-750℃經氧化使粉末產生一定的燒結來加速氧化過程，由於顆粒燒結體由氧化銅、氧化亞銅及銅構成，便在脆性氧化膜內造成較大的應力，從而使顆粒氧化膜內產生大量的微裂紋及結構缺陷，造成氧向顆粒內部滲入和擴散的通道，大大地加速銅粉的氧化速度及深度，從而顯著地改變了銅粉顆粒形狀及內部結構，按銅粉的氧化增重換算的含氧量為8-15％。
上述製作的銅粉混合氧化物經粉碎和分解氨還原後，可獲得多孔的海綿狀銅粉，其松裝密度為1.1-2.8g/cm3，流動性＞35秒/50g，壓坯強度為12-18MPa，而且可根據產品性能要求進行有效的控制。
與現有技術相比，本發明方法具有如下技術效果①其氧化設備及工藝簡單，易於控制和進行規模生產，氧化費用低，生產效率高，在選定的氧化條件下，只需要15-20分鐘，就可達到氧化要求。②銅粉粉末性能(松裝密度、流動性、壓坯強度)均比美國SCM公司和國內研製的低松比霧化銅粉高，與美國OMG公司當前的性能水平相同。③本發明所生產的銅粉，松比低，壓坯強度高，在粉末冶金、電碳材料和金剛石工具中可完全替代電解銅粉，既可提高銅粉的壓制性、燒結性和粉末抗氧化性，又可大量節能，避免因採用電解法而引起的汙染，降低生產成本。
實施例用-80目水霧化銅粉松裝於舟皿中，在加熱爐內於空氣氣氛中650～700℃，保溫15～20分鐘進行燒結氧化，粉末燒結體可達到均勻紅黑色，按按粉末的氧化增重換算成含氧量為12％，再經粉碎和分解NH3還原後，粉末性能如下松裝密度1.9g/cm3，流動性＞40秒/50g，壓坯強度為18MPa,-200目粉末＞95％。
權利要求
1.一種霧化銅粉氧化改性的生產方法，其特徵在於，將原料銅粉粉末顆粒松裝於舟皿或傳送帶上，在450～750℃經氧化使粉末產生一定的燒結來加速氧化過程。
全文摘要
本發明是一種霧化銅粉氧化改性的生產方法,它是將原料銅粉粉末顆粒松裝在舟皿或傳送帶上,在450－750℃經氧化使粉末產生一定的燒結來加速氧化過程,在脆性氧化膜內造成較大的應力,使顆粒氧化膜內產生大量的微裂紋及結構缺陷,造成氧向顆粒內部滲入和擴散的通道,大大加速銅粉的氧化速度及深度,從而顯著地改變銅粉顆粒形狀及內部結構。最後製成的銅粉,其松裝密度為1.1－2.8g/cm
文檔編號C01G3/02GK1320560SQ0011345
公開日2001年11月7日 申請日期2000年5月26日 優先權日2000年5月26日
發明者李國勝, 易瓊 申請人:李國勝, 易瓊