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粉末冶金的“粉末”制取方法

粉末冶金工藝從制取粉末原料開始，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，本文小編將與大家分享一下，粉末冶金的粉末的制備方法有哪些，不完善之處，還請(qǐng)讀者拍磚指教指教。

原材料→混合→工裝→壓實(shí)→燒結(jié)

粉末的制備方法，主要有兩大類：其一是物理化學(xué)方法，這類方法借助化學(xué)或者物理的作用，改變?cè)牧系幕瘜W(xué)成分或聚集狀態(tài)而而獲得粉末的工藝過程；其二是機(jī)械粉碎法：將原材料進(jìn)行機(jī)械粉碎，而其在化學(xué)成分基本不發(fā)生變化的工藝過程。

幾種常見的粉末冶金粉制取方法

1、還原法

用還原劑還原金屬氧化物及鹽類來生產(chǎn)金屬粉末是一種最廣泛采用的制粉方法，其工作原理（如下式）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、氨、煤氣、轉(zhuǎn)化天然氣等，固體還原劑有碳和鈉、鈣、鎂等金屬。

氫或氨還原，常用來生產(chǎn)鎢、鉬、鐵、銅、鎳、鈷等金屬粉末。碳還原常用來生產(chǎn)鐵粉。用金屬強(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（見金屬熱還原）。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（見濕法冶金）。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)離子移向陽極，在陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，并析出氧化產(chǎn)物，如下圖。

3、霧化法

自從第二次世界大戰(zhàn)期間首先開始大規(guī)模生產(chǎn)霧化鐵粉以來，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。

鋁粉（來源：湖南寧鄉(xiāng)吉唯信）

霧化法的基本原理。所謂霧化，是指熔融金屬液流被高速運(yùn)動(dòng)的氣流或液流介質(zhì)

（霧化介質(zhì)）切斷、分散、裂化成為微小液滴的過程。霧化介質(zhì)分為氣體（惰性氣體、空氣、氮?dú)獾龋┖鸵后w（通常為水）兩類。不同的霧化介質(zhì)對(duì)霧化粉末的化學(xué)成分、顆粒形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)有不同的影響。例如采用空氣作為霧化介質(zhì)，適用于在霧化過程中氧化不嚴(yán)重或霧化后經(jīng)還原處理可脫氧的金屬，如銅、鐵以及碳鋼等。采用惰性氣體作為霧化介質(zhì)，可以防止在霧化過程中金屬液滴的氧化和氣體的溶解，如用于霧化鉻粉以及含Cr、Mn、Si、V、T、Zn等活性元素的合金鋼粉或鎳基、鈷基超合金粉末。采用氮?dú)庾鳛殪F化介質(zhì)，可噴制不銹鋼粉和合金鋼粉。用氬氣作為霧化介質(zhì)，可噴制含Ti、Zr等元素或鎳基、鈷基的超合金粉末。

采用水作為霧化介質(zhì)，與氣體霧化介質(zhì)比較有以下幾點(diǎn)∶1，用水作為霧化介質(zhì)所得的顆粒多為不規(guī)則狀，同時(shí)，隨水壓不斷增加，不規(guī)則狀粉末越多，顆粒的晶粒結(jié)構(gòu)越細(xì)。而氣體霧化則容易制得形狀規(guī)則的球形粉末；2，水霧化對(duì)金屬液滴的冷卻速度快，粉末表面氧化大大減少，并且粉末顆粒內(nèi)部化學(xué)成分較均勻。因此，鐵粉、低碳鋼粉、合金鋼粉多用水霧化制取，但目前水霧化法不太適用于活性很大的金屬或合金、超合金粉的制取。

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。