銅粉是粉末冶金制品生產(chǎn)使用的重要原料。國際工業(yè)性銅粉的生產(chǎn)開始于2O世紀2O年代,當時使用的生產(chǎn)方法為還原銅氧化法和電解法。5O年代以后,國際上出現(xiàn)了新的銅粉生產(chǎn)方法— — 置換沉淀法和水冶法,后來,出現(xiàn)了霧化法 。
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(chǎn)試驗。60年代中期,電解銅粉試制獲得成功并投人小批量生產(chǎn)。70年代中期,我國建立了第 一條電解銅粉的生產(chǎn)線。80年代至90年代,隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展,銅粉用量大幅度增加。為了滿足市場需求,國內(nèi)一些大型企業(yè)通過挖潛革新和進行技術改造,使銅粉產(chǎn)量翻了幾番。在此期間,相繼建立和發(fā)展了十多個銅粉生產(chǎn)企業(yè),全國銅粉的生產(chǎn)能力達到4000t左右,年產(chǎn)量平均約1400t 。
銅粉的生產(chǎn)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(chǎn)歷史悠久,工藝成熟。用電解法生產(chǎn)的銅粉,具有樹枝狀的微觀形狀,還有比表面發(fā)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(chǎn)領域,目前在我國仍有廣闊的市場。然而,用電解法生產(chǎn)銅粉有著嚴重污染環(huán)境和能耗高的缺點。
在銅粉生產(chǎn)方面,能夠替代電解法的,當首推霧化制粉法。水霧化制粉,加上氧化還原等后續(xù)處理工藝,成功研制開發(fā)了符合環(huán)保需要的低松裝密度霧化銅粉。
霧化銅粉的工藝流程如下所示。
電解銅塊—熔煉—霧化--烘干還原---破碎---抗氧化處理----篩分---合批—成品
1 .霧化
工業(yè)化的霧化銅粉生產(chǎn)分氣霧化法和水霧化法兩種。生產(chǎn)實踐證明,水霧化生產(chǎn)效果比氣霧化好。
2. 還原
還原過程相對比較簡單,還原溫度一般為4OO一6O0℃ ,時間60—120min。
3 .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,使用專業(yè)的破碎裝置,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。
4 .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(fā)的氧化劑處理后,其抗氧化效果可達2年之久。
在銅粉霧化處理上,主要性質(zhì)體現(xiàn)在:
一:粉末性能
1 .粉末形貌:采用水霧化生產(chǎn)的低松裝密度霧化銅粉,其微觀形狀為不規(guī)則狀或類球形,比表面發(fā)達,氧含量高,成形性好,能夠替代電解銅粉.
2.粉末性能:化學成分如下:Cu: >99.6%; Fe:<0.02;酸不溶物:<0.05;雜質(zhì)總和:<0.4;氫損:<0.3
二:工藝性能上:
松裝密度:2.28g/cm3; 生坯密度:6.39g/cm3;生坯強度:13.45MPa;粒度分布(%/um): 75um :0 ; 63-75um:15.9; 45-63um:21.7; 45um:62.4
三: 應用范圍:
用水霧化法生產(chǎn)的銅粉,由于微觀形狀呈不規(guī)則狀,氧含量低,成形性好,工藝性能穩(wěn)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(jīng)過國內(nèi)幾家知名的粉末冶金和電碳企業(yè)大量使用,效果十分理想。
霧化銅粉在抗氧化效果方面比電解銅粉好,在相同條件下,霧化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(chǎn)企業(yè)尤為重要,因為這些企業(yè)銅粉一次用量較少,因而要求粉末的保質(zhì)期長,抗氧化效果好。使用結果令用戶滿意。
通過對水霧化法銅粉法的介紹,我們可以得到以下結論:
(1)使用水霧化法成功地生產(chǎn)出低松裝密度銅粉。該方法完全可以替代污染環(huán)境、能耗高的電解法,從而開辟了高性能銅粉生產(chǎn)的新工藝。
(2)水霧化法銅粉具有形狀不規(guī)則、成形性好、抗氧化性好等優(yōu)點,在應用方面完全可以替代電解銅粉。