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金属粉末的制取方法

作者: 浏览: 发表时间:2021-06-20 10:37:17
通常按转变的作用原理分为机械法和物理化学法两类,既可从固、液、气态金属直接细化获得,又可从其不同状态下的金属化合物经恢复、热解、电解而转变制取。难熔金属的碳化物、氮化物、硼化物、硅化物普通可直接用化合或恢复-化合方法制取。因制取方法不同,同一种粉末的外形、结构和粒度等特性常常差别很大)。粉末的制取方法列表如下,其中应用最广的是恢复法、雾化法、电解法。

  恢复法

  应用恢复剂攫取金属氧化物粉末中的氧,而使金属被恢复成粉状。气体恢复剂有氢、氨、煤气、转化自然气等。固体恢复剂有碳和钠、钙、镁等金属。氢或氨恢复,常用来消费钨、钼、铁、铜、镍、钴等金属粉末。碳恢复常用来消费铁粉。用金属强恢复剂钠、镁、钙等,可以消费钽、铌、钛、锆、钒、铍、钍、铀等金属粉末(见金属热恢复)。用高压氢气恢复金属盐类水溶液,可制得镍、铜、钴及其合金或包覆粉末(见湿法冶金)。恢复法制成的粉末颗粒大多为海绵结构的不规则外形。粉末粒度主要取决于恢复温度、时间和原料的粒度等要素。恢复法可制取大多数金属的粉末,是一种普遍应用的方法。

  雾化法

  将熔融金属雾化成细小液滴,在冷却介质中凝固成粉末(图3)。图4普遍应用的二流(熔体流和高速流体介质)雾化法是用高压空气、氮气、氩气等(气体雾化)和高压水(水雾化)作放射介质来击碎金属液体流。也有应用旋转盘粉碎和熔体自身(自耗电极和坩埚)旋转的离心雾化法,以及其他雾化方法如溶氢真空雾化、超声波雾化等。由于液滴细小和热交流条件好,液滴的冷凝速度普通可抵达100~10000K/s,比铸锭时高几个数量级。因此合金的成分均匀,组织细小,用它制成的合金材料无宏观偏析,性能优秀。气雾化粉末普通近球形,水雾化可制得不规则外形。粉末的特性如粒度、外形和结晶组织等主要取决于熔体的性能(粘度、表面张力、过热度)和雾化工艺参数(如熔体流直径、喷嘴结构、放射介质的压力、流速等)。几乎一切可被凝结的金属都可用雾化法消费,特别合适消费合金粉末。此法消费效率高,并易于扩展工业范围。不只用于大量消费工业用铁、铜、铝粉和各种合金粉末,还用来消费高纯真度(O2<100ppm)的高温合金、高速钢、不锈钢和钛合金粉末。此外,用激冷技术制取快速冷凝粉末(冷凝速度>100,000K/s)日益遭到注重。用它可以制出高性能的微晶材料(见快冷微晶合金)。

  电解法

  在金属盐水溶液中通以直流电、金属离子即在阴极上放电析出,构成易于破碎成粉末的堆积层。金属离子普通来源于同种金属阳极的溶解,并在电流作用下自阳极向阴极迁移。影响粉末粒度的要素主要是电解液的组成和电解条件(见水溶液电解)。普通电解粉末多呈树枝状,纯度较高,但此法耗电大,本钱较高。电解法的应用也很普遍,常用来消费铜、镍、铁、银、锡、铅、铬、锰等多种金属粉末;在一定条件下也可制取合金粉末。关于钽、铌、钛、锆、铍、钍、铀等稀有难熔金属,常采用复合熔盐作为电解质(见熔盐电解)以制取粉末。

通常按转变的作用原理分为机械法和物理化学法两类,既可从固、液、气态金属直接细化获得,又可从其不同状态下的金属化合物经恢复、热解、电解而转变制取。难熔金属的碳化物、氮化物、硼化物、硅化物普通可直接用化合或恢复-化合方法制取。因制取方法不同,同一种粉末的外形、结构和粒度等特性常常差别很大)。粉末的制取方法列表如下,其中应用最广的是恢复法、雾化法、电解法。

  恢复法

  应用恢复剂攫取金属氧化物粉末中的氧,而使金属被恢复成粉状。气体恢复剂有氢、氨、煤气、转化自然气等。固体恢复剂有碳和钠、钙、镁等金属。氢或氨恢复,常用来消费钨、钼、铁、铜、镍、钴等金属粉末。碳恢复常用来消费铁粉。用金属强恢复剂钠、镁、钙等,可以消费钽、铌、钛、锆、钒、铍、钍、铀等金属粉末(见金属热恢复)。用高压氢气恢复金属盐类水溶液,可制得镍、铜、钴及其合金或包覆粉末(见湿法冶金)。恢复法制成的粉末颗粒大多为海绵结构的不规则外形。粉末粒度主要取决于恢复温度、时间和原料的粒度等要素。恢复法可制取大多数金属的粉末,是一种普遍应用的方法。

 

  雾化法

 

  将熔融金属雾化成细小液滴,在冷却介质中凝固成粉末(图3)。图4普遍应用的二流(熔体流和高速流体介质)雾化法是用高压空气、氮气、氩气等(气体雾化)和高压水(水雾化)作放射介质来击碎金属液体流。也有应用旋转盘粉碎和熔体自身(自耗电极和坩埚)旋转的离心雾化法,以及其他雾化方法如溶氢真空雾化、超声波雾化等。由于液滴细小和热交流条件好,液滴的冷凝速度普通可抵达100~10000K/s,比铸锭时高几个数量级。因此合金的成分均匀,组织细小,用它制成的合金材料无宏观偏析,性能优秀。气雾化粉末普通近球形,水雾化可制得不规则外形。粉末的特性如粒度、外形和结晶组织等主要取决于熔体的性能(粘度、表面张力、过热度)和雾化工艺参数(如熔体流直径、喷嘴结构、放射介质的压力、流速等)。几乎一切可被凝结的金属都可用雾化法消费,特别合适消费合金粉末。此法消费效率高,并易于扩展工业范围。不只用于大量消费工业用铁、铜、铝粉和各种合金粉末,还用来消费高纯真度(O2<100ppm)的高温合金、高速钢、不锈钢和钛合金粉末。此外,用激冷技术制取快速冷凝粉末(冷凝速度>100,000K/s)日益遭到注重。用它可以制出高性能的微晶材料(见快冷微晶合金)。

  电解法

  在金属盐水溶液中通以直流电、金属离子即在阴极上放电析出,构成易于破碎成粉末的堆积层。金属离子普通来源于同种金属阳极的溶解,并在电流作用下自阳极向阴极迁移。影响粉末粒度的要素主要是电解液的组成和电解条件(见水溶液电解)。普通电解粉末多呈树枝状,纯度较高,但此法耗电大,本钱较高。电解法的应用也很普遍,常用来消费铜、镍、铁、银、锡、铅、铬、锰等多种金属粉末;在一定条件下也可制取合金粉末。关于钽、铌、钛、锆、铍、钍、铀等稀有难熔金属,常采用复合熔盐作为电解质(见熔盐电解)以制取粉末。
 

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