[发明专利]超高压水雾化制备低氧含量微细金刚石制品用预合金粉末的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属粉末材料的制备技术领域，具体地说是一种超高压水雾化制备低氧含量微细金刚石制品用预合金粉末的方法。

背景技术

自第二次世界大战期间开始生产雾化铁粉以来，雾化制粉技术得到了迅速的发展，成为目前制备粉末最重要的方法之一。雾化法可以制取铅、锡、铝、锌、铜、镍、钴等单质金属粉末，也可以制取青铜、黄铜、合金钢、不锈钢等预合金粉末。与电解法、还原法、机械粉碎混合法相比，雾化法因熔炼过程保证了金属元素的完全预合金化，消除了成份偏析，加上成份配方调整方便，因此雾化法是制备预合金粉末最有效的生产方法。现代粉末冶金工业中使用的大部分单质金属和预合金粉末均是采用雾化技术生产的。根据雾化介质的不同，雾化法可分为气雾化法和水雾化法。

尽管现行常规气雾化法和水雾化法是制备金属粉末广泛采用的方法，但其制备的金属粉末质量和性能上仍存在很多不足之处，主要体现在以下几个方面：(1)粉末氧含量高，约2000～5000ppm；(2)平均粒径粗，约50～100μm；(3)粉末形貌难于控制，气雾化法生产的粉末形貌主要呈球形态，水雾化法制备的粉末形貌呈不规则态，一套雾化设备难以根据用户的要求进行产品颗粒形貌的调整；(4)制备的粉末在储存、使用过程中容易发生二次氧化污染，大大降低了粉末的使用性能。

随着金刚石制品行业的不断发展，对制品胎体粉末材料的品种、性能、成本等方面的要求越来越苛刻，胎体粉末的制备朝着高纯、微细、预合金化、形貌可控的方向发展。近十多年来，金刚石制品新技术迅猛发展，金刚石制品行业对胎体粉末材料提出了更高和更严格的要求，急需氧含量低、粒度微细、成份均匀无偏析、颗粒形貌可控的高性能预合金粉末原料，现行常规雾化工艺和其他工艺方法制备的预合金粉末越来越难以适应金刚石制品行业发展的需要。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的在于克服以上缺点，提供一种超高压水雾化制备低氧含量微细预合金粉末的方法，其技术路线先进可靠，工艺设备简单，连续性强，生产成本低，产品性能好，适合于工业化生产并可广泛应用于粉末冶金行业。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

超高压水雾化法制备低氧含量微细金刚石制品用预合金粉末方法的基本原理：通过水雾化动力装置和雾化喷嘴喷射出来的超高压水射流介质流体冲击熔体金属或合金熔体，克服熔体金属原子间的键合力，使调整介质流体的动能转化为金属熔体增大总表面积的表面能，并实现金属或合金熔体碎裂为粉末的过程。本法中超高压水射流介质流体不同于传统水雾化的圆锥形射流，它不集中于喷嘴的几何焦点上，而是在焦点附近形成空洞，并在聚成缩颈后对称地形成回旋射流。常规水雾化法水射流的压力为：8～20MPa，雾化过程冷却速率为：10²～10⁴K/s，超高压水雾化水射流的压力为：50～70MPa，雾化过程冷却速率为：10⁴～10⁶K/s通过雾化喷嘴产生的超高压水射流将流出漏管的液态金属流体粉碎成微细金属的液滴，并通过对流方式散热而急速冷却凝固成低氧含量、粒度微细、形貌可控的金属粉末，超高压的水射流介质既是使金属液流击碎的动力源，同时又是制备金属粉末的冷却剂，制备的粉末采用TZYJ缓蚀剂经进一步缓蚀处理后，粉末表面形成一层连续致密的疏水薄膜，可以防止粉末在储存，使用过程中的二次氧化污染。

一种超高压水雾化制备低氧含量微细金刚石制品用预合金粉末的方法，其特征在于具有下述工艺过程：

(1)熔炼过程添加惰性保护介质以防止合金在熔融过程的氧化，金属熔体的过热度为：80～150℃。

(2)雾化过程水压为：50～70MPa，水流量对金属流量之比为：2∶1～7∶1，雾化冷却速率为：10⁴～10⁶K/s，水射流介质的回旋角度范围为：0.2～0.70rad。

(3)雾化桶采用双层不锈钢水套冷却结构，采用循环水冷却桶体。

(4)控制预合金粉末的球化时间和凝固时间，达到制备不同形貌预合金粉末的目的。当球化时间大于凝固时间时，金属熔滴来不及成球就凝固了，粉末颗粒呈不规则形态；当球化时间小于凝固时间时，金属熔滴在凝固前有充足的时间球化，粉末颗粒呈球形态；当球化时间和凝固时间接近时，粉末颗粒呈类球形态。

(5)雾化制备的粉末经浓度为0.4％～0.8％的TZYJ缓蚀剂溶液缓蚀处理干燥后，粉末表面形成一层连续致密的疏水薄膜，可以防止粉末在储备和使用过程中的二次氧化污染。本发明具有以下优点：