专利名称：坯块的烧结的制作方法
坯块的烧结本发明涉及金属粉末的烧结方法，尤其是金属粉末的生坯块的烧结方法。本发明涉及将烧结金属粉末坯块的技术领域。烧结定义为对粉末或粉粒在主要成 分的熔点以下的温度下进行热处理，以达到通过将颗粒粘结在一起来增加其强度的目的。金属粉末被压制成所谓的生坯块，然后将它们在高温下烧结。在烧结的过程中发 生原子的扩散，并且粉末颗粒结合在一起。进行烧结是为了产生具有足够的强度的坯块，以 抵抗运输以及终端使用者的操作。这样的坯块的重量通常是100g。在现有技术中在700-1000°C的温度下烧结金属坯块，例如镍坯块。通常使用长的 连续网带炉。例如，这种炉可以长30m，并由三个温度区组成一个5m的预热区、一个IOm的 烧结区和一个15m的冷却区。所述炉是电加热的。网带将坯块以例如10m/h的速度传送通 过炉，整个过程的时间大约是3小时。因此，现有技术中烧结是个慢过程。由于加热的效率低，网带不得不以低速度运 行，且炉必须具有很长的长度，例如30m。如此大的炉意味着巨大的投资。为了增加这种炉 的产率，炉不得不建得甚至更长。本发明的目的是提供一种金属坯块的烧结方法，该方法比现有技术的烧结过程更 快，投资更少。镍坯块在空气中在400°C以上的温度下开始氧化。因为氧化依靠时间，所以在现有 技术的炉中必需的长时间暴露在400°C以上的温度下是不利的。因此，根据质量要求，在现 有技术的烧结炉中有时使用富氮气氛来避免坯块的氧化。因此，本发明的另一个目的是提供一种金属坯块的烧结方法，其避免或至少降低 烧结过程中坯块的氧化。这些目的通过一种金属粉末，特别是金属粉末的生坯块的烧结方法来实现，所述 方法的特征在于所述金属粉末由至少一个DFI燃烧器加热，并且所述金属粉末直接接触所 述一个或多个DFI燃烧器的火焰。本发明涉及金属粉末的烧结方法，特别是涉及被压制成所谓的生坯块的金属粉末 的烧结方法。术语“坯块”也包括任何类型的金属粉末坯体或粉粒。接下来将参考烧结金 属粉末坯块的优选实施方案来对本发明进行解释说明。然而，对于本领域的技术人员来说， 显然本发明接下来的描述也可以用于除了坯块外的其它形式的金属粉末的烧结。根据本发明，其是通过用DFI燃烧器加热金属粉末或坯块来实现的，其中，DFI是 “直接火焰接触”的缩写。放置DFI燃烧器使得金属粉末或坯块接触DFI燃烧器的火焰(DFI 火焰)，也就是说DFI火焰直接接触坯块的表面。优选的是，DFI火焰完全包围坯块，使得整 个坯块都位于DFI火焰内。根据优选的实施方案，向所述一个或多个DFI燃烧器提供气体或液体燃料和氧含 量超过80重量％，优选超过90 %，更优选超过95 %的氧化剂。因此，优选使用含氧燃料的 燃烧器作为DFI燃烧器。优选的是，当坯块在运动的同时，用DFI燃烧器进行热处理。因此，坯块被装入到 传送系统上，尤其是传送带、网带或者链带上，然后通过所述一个或多个DFI燃烧器的火焰。为了加热坯块，可使用一个或多个DFI燃烧器。DFI燃烧器的数量取决于需要或者 期望的发热量。优选的是，烧结过程在短的炉中进行，而所述DFI燃烧器位于炉顶。实施本发明的 典型的炉的尺寸为长度2-4m,宽度0. 5-1. 5m,高度1. 5-2. 5m。DFI燃烧器的火焰直接接触坯块或金属粉末的表面并进行加热。因此实现了向金 属粉末的高热量传递和高的加热速率。从而接触时间，也就是金属粉末或坯块的受热时间 可显著减少。例如，使用发热量为100-300kW的DFI燃烧器每小时可加热一吨坯块。根据优选地的实施方案，金属粉末与所述DFI燃烧器的火焰接触的时间少于5分 钟，优选少于2分钟，更优选在30秒到90秒之间。经发现，在上述加热时间以及在接下来 的冷却至室温的过程内，烧结过程能够完成，且生产的坯块具有足够的强度以抵抗运输以 及终端使用者的进一步的操作。由于与火焰接触的时间短，金属粉末的氧化就不是问题了。因此，可以在含有燃烧 产物的气氛下用所述DFI燃烧器来进行加热。在利用DFI燃烧器进行本发明的加热过程之后，烧结的坯块优选被运送到储料仓 或其它存储系统中进行冷却和存储。由于坯块可能在400°C以上的温度下离开DFI火焰区， 坯块有一定的开始氧化的危险。因此，优选使用惰性气体，优选氮气或氩气来对储料仓或存 储系统进行保护。本发明可以用于烧结任何类型的金属粉末，然而，本申请优选的应用领域是镍粉 坯块的烧结。Ni粉末是通过例如用氢还原NiSO4获得。这种镍坯块通常的重量为50-500 克，优选为100-200克。本发明的加热过程优选用于实施整个烧结过程。也就是说，坯块离开DFI火焰时 已经获得和/或积累了足够的能量，以获得所需的强度。然而，也可以仅使用DFI燃烧器对 金属粉末或坯块进行预加热，然后将预热过的坯块通过如本说明书介绍部分提到的可用电 装置加热的传统烧结炉。本发明以及优选的实施方案将参考附图进行更详细的描述，其中-
图1示出了本发明的第一实施方案，以及-图2示出了本发明的另一个实施方案。镍粉通过用氢还原NiSO4而获得。然后将镍粉压制成生坯块1。生坯块1被放置 在传输带2上，并将其传送到长度为2-4m的短炉3中。炉3通过提供有燃料气体和含氧量 超过90重量％的氧化剂的DFI含氧燃料燃烧器4来加热。DFI含氧燃料燃烧器4位于炉3的顶部，且其火焰从上面垂直地对向传送带2。坯 块1通过炉3。在炉3内，坯块1的表面直接接触DFI燃烧器4的火焰。传送带2的速度使 得坯块1接触DFI燃烧器4的火焰大约1分钟。经过这个时间后，烧结过程就完成了。烧 结的坯块5离开炉3并从传送带2上掉落。图2显示了本发明的另一个实施方案。在这两个图中，相同的附图标记涉及相同 的部分。根据图2的实施方案与根据图1的实施方案的不同之处在于烧结的坯块5掉落 到储料仓6中用于冷却和储存。在储料仓6内，通过从氮气存储容器7向储料仓6中加入 氮气来制造惰性气氛。从而使烧结的坯块5保存在惰性气氛中以避免氧化。
4实施例在实验室规模下进行测试，使用发热量为20_50kW的DFI含氧燃料燃烧器来预热 2kg的坯块。坯块在火焰中的停留时间为12-54秒。评价经加热的坯块的研磨强度。发现研磨强度与在现有技术的加热炉中烧结的坯 块相同。发现DFI过程不仅对坯块进行了预加热，而且还完成了烧结过程。令人惊讶的是 通过使用DFI过程，整个烧结过程可以在这个格外短的时间内完成。这点也通过研究切割 坯块的宏观结构得以确认。而且也没有发生显著的氧化，仅表面有轻微变色。
权利要求
烧结金属粉末(1)、尤其是金属粉末的生坯块的方法，其特征在于，所述金属粉末(1)由至少一个DFI燃烧器(4)加热，并且所述金属粉末(1)直接接触所述DFI燃烧器(4)的火焰。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述一个或多个DFI燃烧器(4)被提供气体或 者液体燃料和含氧量超过80重量％的氧化剂。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述金属粉末(1)被装入到传送系统(2) 上，尤其是传送带、网带或者链带上，并通过所述一个或多个DFI燃烧器(4)的火焰。
4.根据权利要求1-3之一的方法，其特征在于，所述一个或多个DFI燃烧器(4)位于炉 (3)的顶部。
5.根据权利要求1-4之一的方法，其特征在于，所述金属粉末(1)与所述一个或多个 DFI燃烧器(4)的火焰接触的时间少于5分钟，优选少于2分钟，更优选在30秒到90秒之 间。
6.根据权利要求1-5之一的方法，其特征在于，镍粉用所述一个或多个DFI燃烧器(4)Ams口 °
7.根据权利要求1-6之一的方法，其特征在于，用所述一个或多个DFI燃烧器(4)在空 气气氛中进行加热。
8.根据权利要求1-7之一的方法，其特征在于，所述金属粉末(1)在由所述一个或多个 DFI燃烧器(4)加热后进入到惰性气氛(6，7)中。
9.根据权利要求1-8之一的方法，其特征在于，所述金属粉末(1)首先由所述一个或多 个DFI燃烧器(4)加热，然后在电加热炉中加热。
全文摘要
本发明涉及金属粉末(1)的烧结方法，尤其是金属粉末的生坯块的烧结方法。金属粉末(1)直接接触DFI燃烧器(4)的火焰并加热。
文档编号B22F3/10GK101909788SQ200880124408
公开日2010年12月8日 申请日期2008年9月30日 优先权日2008年1月10日
发明者D·穆伦, H·格里彭贝里, J·阿道飞, K·于尔海 申请人:林德股份公司