粉末冶金之‘粉末’制備方法

粉末冶金工藝從制取粉末原料開(kāi)始，這些粉末原料可以是純金屬，也可以是化合物，生產(chǎn)粉末的方法有很多，與后續(xù)成型工藝相關(guān)的顆粒大小、形狀、松裝密度、化學(xué)成分、壓制性、燒結(jié)性等都取決于制粉的工藝路線。

制粉是將原料制成粉末的過(guò)程，常用的制粉方法有氧化物還原法和機(jī)械法。

  1、還原法

  用還原劑還原金屬氧化物及鹽類來(lái)生產(chǎn)金屬粉末是一種最廣泛采用的制粉方法，其工作原理是利用還原劑奪取金屬氧化物粉末中的氧，而使金屬被還原成粉狀，還原劑可以是固態(tài)、氣態(tài)及液態(tài)物質(zhì)。氣體還原劑有氫氣、煤氣、轉(zhuǎn)化天然氣等，固體還原劑有碳和鈉、鈣、鎂等金屬。

  氫氣還原，常用來(lái)生產(chǎn)鎢、鉬、鐵、銅、鎳、鈷等金屬粉末。碳還原常用來(lái)生產(chǎn)鐵粉。用金屬?gòu)?qiáng)還原劑鈉、鎂、鈣等，可以生產(chǎn)鉭、鈮、鈦、鋯、釩、鈹、釷、鈾等金屬粉末。用高壓氫氣還原金屬鹽類水溶液，可制得鎳、銅、鈷及其合金或包覆粉末。還原法制成的粉末顆粒大多為海綿結(jié)構(gòu)的不規(guī)則形狀。粉末粒度主要取決于還原溫度、時(shí)間和原料的粒度等因素。還原法可制取大多數(shù)金屬的粉末，是一種廣泛應(yīng)用的方法。

2、電解法

電解法在粉末生產(chǎn)中占有一定的地位，其生產(chǎn)規(guī)模在物理化學(xué)制備金屬粉末中僅次于還原法。電解法消耗電量較多，電解粉的成本通常比還原粉和霧化粉要高。但是電解法制的粉末純度高，形狀為樹(shù)枝狀，壓制性能好。電解法主要包括水溶液電解法（可制取銅、鐵、錫等金屬粉末）、熔鹽電解法（制取一些稀有金屬難熔金屬粉末）、有機(jī)電解質(zhì)電解法和液體金屬陰極電解法。

用電解法制取粉末過(guò)程的基本原理是∶當(dāng)在溶液或熔鹽中通人直流電時(shí)，金屬化合物的水溶液或熔鹽發(fā)生分解。金屬電解的實(shí)質(zhì)是金屬離子在陰極上放電。當(dāng)電解質(zhì)溶液中通入直流電后，產(chǎn)生了正負(fù)離子的遷移。正離子移向陰極，在陰極上放電，發(fā)生還原反應(yīng)，并在陰極上析出還原產(chǎn)物。負(fù)離子移向陽(yáng)極，在陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，并析出氧化產(chǎn)物。

3、霧化法

自從第二次世界大戰(zhàn)期間首先開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)霧化鐵粉以來(lái)，霧化工藝獲得不斷的發(fā)展，而且日益完善。各種霧化高質(zhì)量粉末與新的致密化技術(shù)相結(jié)合，導(dǎo)致粉末冶金產(chǎn)品的許多新的應(yīng)用，并且產(chǎn)品性能往往取代相對(duì)應(yīng)的鑄鍛產(chǎn)品。

霧化法是利用高速流體直接擊碎液體金屬或合金而獲得大小約小于150μm的金屬粉末的方法。它屬于機(jī)械制粉法，生產(chǎn)規(guī)模僅次于還原法。用霧化法可以生產(chǎn)熔點(diǎn)低于1700℃左右的各種金屬及合金粉末。如Pb、Sn、Al、Zn、Cu、Ni、Fe等金屬粉末，以及各種鐵合金、鋁合金、鎳合金、低合金鋼、不銹鋼、高速鋼和高溫合金等合金粉末。制造過(guò)濾器用的球形青銅粉、不銹鋼粉、鎳粉幾乎全是采用霧化法生產(chǎn)的。

4、機(jī)械粉碎法

機(jī)械粉碎是靠壓碎、擊碎和磨削等作用，將塊狀金屬或合金粉碎成粉末的。它既是一種獨(dú)立的制粉方法，又是某些制粉方法不可缺少的補(bǔ)充工作。如氧化物還原的海綿塊，霧化粉末或電解粉末的二次研磨。

實(shí)踐表明，機(jī)械研磨比較適于脆性材料，而塑性金屬和合金的研磨主要是旋渦研磨，冷氣流粉碎等。這里我們僅介紹機(jī)械研磨法。研磨的任務(wù)是減小或增大粒度（后者類似造粒），使粉末機(jī)械合金化，完成固態(tài)混料并改善、轉(zhuǎn)變或改變材料的性能。

（廣州光銘金屬制品公司技術(shù)部）