金属和合金粉末以及粉末的制造技术

专利名称：金属和合金粉末以及粉末的制造技术
技术领域：
本发明涉及一种用于制备颗粒尺寸和成分严格确定的金属粉末的方法和设备，以及这样制造出的金属粉末。在另一方面，本发明涉及粉末的制造和近终形产品的制造。
背景技术：
金属粉末具有许多用途，其中包括(a)作为粉末冶金技术的原料，这种粉末冶金技术可以制造近终形产品，从而不必从大的坯料上机加工出零件。在一些情况下，在机加工过程中90％的材料被去除，并且不得不进行回收。制造近似精密成型产品的方法可以有利地减少这种浪费。
(b)合金；合金制备中金属粉末的应用使得溶解迅速并且使合金中的偏析最小化。
(c)用于它们的美学方面的特性，金属粉末经常被用在金属漆中。
(d)作为火箭中的燃料。
(e)例如在制造许多高密度磁性相中，作为用于以合金成分进行混合的微细粉末。
存在多种制造金属颗粒的传统方法。其中包括破碎和研磨，由于金属固有的的抗变形性所以它们是能量特别密集的工艺，并且对于活泼金属，研磨工艺需要在惰性条件下进行以避免氧化。还可以通过用氢气对金属化合物、例如氧化物进行还原获得金属粉末，但是这一般只限于没有水蒸汽稳定的氧化物。为了还原非常活泼金属的氧化物，需要例如钙等反应物，从而使粉末易于受到氧化钙的污染。注射到转盘上的熔融金属产生了液体微细颗粒，该颗粒被从转盘上作为小滴离心排出，所述小滴随后固化。液体金属可以通过与高速气体碰撞形成熔融金属流而被雾化。金属粉末可以通过骤冷金属蒸气来生产。对于一些具有很大的氢可溶解性的金属，可能形成脆的氢化物相，这些氢化物相随后会破碎或爆裂成微细颗粒。通过在高温下加热，氢化物完全分解形成金属颗粒。最后，从溶解在含水或熔融盐电解质中的金属化合物中进行金属的电化学沉积，可以获得易于破碎成微细粉末的枝晶沉积物。总体上，所有这些方法均可以获得微细粉末，但是这些粉末经常在很大程度上被氧化并且被氧化产物污染，并且通常颗粒尺寸的范围非常大。存在一个具体的问题是，当需要给定颗粒尺寸的金属粉末时，通常需要对产品进行筛选并且排除相当大的部分。对于尤其是那些最为活泼金属，当需要合金粉末时，这些问题更为恶化。
通过研磨非常易于获得金属氧化物粉末，这是因为氧化物通常脆性很高并且易于破碎。作为氧化物，它们在这一过程中不会被氧化。通过从含水或熔融盐溶液析出，也可以生产非常微细的氧化物粉末。或者，通过挥发性化合物与氧的反应，可以形成微细粉末。例如，四氯化钛与氧的反应将获得非常微细的氧化物粉末。通常，这些颗粒尺寸均匀，但是生产微细金属粉末仍存在问题。
发明的概述在第一个方面，本发明提供由所附的独立权利要求限定的，用于生产金属粉末的方法和设备，以及一种金属粉末。在从属权利要求中陈述了本发明的优选或有利的特征。
本发明的这一方案以下面的惊人发现为基础，即，可以对粉末化的金属化合物、例如金属氧化物粉末进行电化学处理，以生产具有均匀结构和尺寸的金属粉末。因此，可以有利地提供用于生产金属粉末的方法，其中对包含金属(M1)和非金属物质(X)之间的化合物(M1X)的前体粉末进行电脱氧处理。在这一工艺中，在使非金属物质溶解在熔体中的条件下，前体粉末形成与包含一种熔融盐(M2Y)的熔体接触的阴极。这可以有利地形成多孔金属试样，所述金属试样可以根据需要进行处理以形成金属粉末。
令人惊讶的是，已经发现，根据本发明的实施例生产的金属粉末在金属粉末的颗粒尺寸方面和单个颗粒的微观结构方面均具有均匀的微观结构。另外，已经发现可以生产出相似形状的颗粒。例如，粉末可以形成立方结构。由于利用现有技术的方法进行金属粉末的生产不能高产量地生产这种材料，所以利用这种方法生产出的细小、一致的颗粒尺寸和金属纯度是非常有利的；在现有技术的方法中，通常需要进行筛选以获得一致颗粒尺寸，并且引起巨大的浪费。
在此，术语电脱氧用于表示通过使化合物与熔体接触并且向其施加阴极电压，以便溶解非金属物质或阴离子物质，从而在固态下从化合物中去除非金属物质(X)的工艺。在电化学中，术语氧化表示氧化状态的变化，并且不必需是与氧的反应。然而，不应推断电脱氧总是涉及两种(或所有)化合物的成分氧化状态的变化；应当认为这取决于化合物的特性、例如其是否主要是离子或是共价的。另外，不应推断为电脱氧仅可以应用于氧化物；任何化合物均可以按照这种方式进行处理。在具体例子中，其它描述电脱氧工艺的术语可以为电分解、电还原或固态电解。
在一个优选实施例中，施加在金属化合物上的阴极电压小于用于在阴极表面上从熔融盐中沉积出阳离子的电压。这可以有利地减少涉及阳离子的金属间化合物的污染。据信，这可以在一个实施例的条件下实现，在所述实施例中，盐或电解质的分解电势在电脱氧或电还原过程中、或者在实施例的条件下不会被超过，所述实施例提供一种生产金属粉末的方法，在使电极表面产生X而不是M2沉积物的反应或离子化、并且X溶解在电解质M2Y中的条件下，该方法通过在熔融盐M2Y或盐的混合物中进行电解，对金属化合物(M1X)粉末进行处理。
在申请号为PCT/GB99/01781的国际专利申请中描述了电脱氧处理的进一步的细节，该国际专利申请在全部被作为参考。
在本发明的方法中，优选地，所生产的金属具有比熔体或盐更高的熔点。
进而，可以存在其它金属化合物、例如金属氧化物，并且电解产品可以是合金粉末。
本发明的方法可以有利地获得颗粒尺寸非常均匀并且没有氧或其它污染物的产品。
根据本发明的一个优选实施例，已经发现，通过从氧化物中阴极电离去除氧，金属氧化物粉末的电化学还原产生纯金属粉末的坯块，其颗粒尺寸依赖于预成型和金属氧化物粉末的烧结条件以及电脱氧、或电解的时间和温度。还可以改变其它的电解参数、例如电压、电流和盐的成分，以便控制金属粉末的形态。这些参数的控制可以有利地适用于除了氧化物的前体粉末。
金属化合物或氧化物应表现出至少一些导电性，或者在与导体接触的情况下使用。
金属合金粉末可以有利地通过前体粉末的电脱氧来形成，所述前体粉末包含两种或多种金属化合物或者一种或多种金属或合金，与一种或多种金属化合物的混合物或固溶体。
在第二个方面，本发明可以有利地提供一种用于形成近终形产品的方法。在该方法中，由包含金属(M1)和非金属物质(X)之间的化合物(M1X)的粉末化原料形成成型前体。然后通过电脱氧对该前体进行处理，在使非金属物质溶解在熔体中的条件下，前体形成与包含一种熔融盐(M2Y)的熔体接触的阴极。使在足够长的时间和/或在足够高的温度下进行该电脱氧处理，在通过电脱氧生成的金属粉末颗粒之间形成相互连接，以便生产出对于进一步的加工具有足够强度的近终形产品。
上述本发明在粉末生产方面的优点也可以适用于本发明的这一方面。例如，在小于阳离子从熔体中沉积出来所需电压的阴极电压下进行电脱氧，可以有利地减少近终形产品的污染，并且采用包含两种或多种金属的混合物或固溶体的原料，可以有利地生成所需合金的近终形产品。本领域技术人员可以容易地理解，上述其它优点也可以适用于近终形产品的成型。
发明的具体实施例和最佳形式现在，将通过参照附图进行举例来说明本发明的实施例，其中


图1表示根据本发明的第一个实施例的用于金属氧化物粉末电脱氧的设备；图2表示根据本发明第二个实施例的设备。
图3是在例1和例2中用作起始材料的氧化钛粉末的显微照片；图4是例1中的由图3的氧化物生产出的钛粉的显微照片；图5是例2中的由图3的氧化物生产出的钛粉的显微照片；图6是例3中生产出的铬粉的显微照片；图7是例5中生产出的AlNi3粉末的显微照片；图8是叠加在AlNi3的参考试样的光谱上的，图7的粉末的XRD(X射线衍射)光谱；图9是在例6中用作起始材料的氧化铌粉末的显微照片；图10是从图9的氧化物粉末生产出例6中的铌粉的显微照片；图11是在例6中使用的用于电脱氧的设备的示意图；并且图12是例6中生产的铌粉的XRD分析的图谱。
图1和图2表示与阴极导体接触的金属氧化物球团2。各球团是通过对亚微米或微米尺寸的粉末(图3)、如二氧化钛，通过粉末处理技术、例如压制、粉浆浇铸等制备而成的。然后，在制成电解槽中的阴极之前，可以对球团进行焙烧以使其具有结构强度，在所述电解槽中用一个坩埚6容纳熔融盐8。在本实施例中，电解槽容纳氯化物盐，氯化物盐可以是CaCl2或BaCl2，或者它们相互之间或与其它氯化物盐、如NaCl的共晶混合物。
在图1的实施例中，球团是环状的并且穿在Kanthal丝4形式的一个阴极导体上。所述坩埚是石墨或氧化铝制的惰性坩埚。在图2的实施例中，坩埚12由导电材料、例如钛或石墨制成。球团沉在熔体中并且与坩埚接触，在坩埚上施加阴极电压。因此，坩埚本身成为一个集电器。
如下面所述，在两个实施例中电化学工艺都是相同的。随着电流的施加，氧被电离、溶解在所述盐中，并且向石墨阳极10扩散，在该处氧气被排放。从而，从氧化物中将氧去除掉，将金属留下。如图4所示，该金属产品是尺寸非常均匀的非常细的粉末。应当注意，所生成的金属粉末具有比氧化物粉末的初始晶粒尺寸大很多的晶粒尺寸。通过改变温度，电脱氧(还原)的时间、电压、电流和/或盐的种类，可以改变和控制金属粉末的尺寸和形态。
上述实施例用于生产钛金属粉末，但是也可以通过将氧化物粉末混合在一起并优选对它们进行焙烧或烧结以便强化所述球团，以相同的途径生产合金粉末。也可以对球团进行焙烧，以便形成氧化物固溶体。优选地，氧化物粉末的颗粒尺寸不大于几微米，并且比要生产的金属粉末细。
电解质应由盐组成，该盐比要生产的金属的等效(equivalent)盐稳定，并且优选地，所述盐应当尽可能的稳定，以便将氧去除到尽可能低的浓度。盐的选择包括碱和/或碱土金属的氯化物盐或其它卤化物盐，特别是钡、钙、铯、锂、锶和钇。
为了获得熔点比纯净的盐低的盐，和/或改变阴极和电解质之间的相互作用，可以采用盐的混合物，优选采用共晶组分。
在还原结束时，将被还原的坯块从熔融盐中退出。然而，一些盐被包含在退出的球团中，并且阻止粉末的氧化。所述盐可以简单地通过在水中或者有机溶剂、例如乙醇中进行清洗而被去除。通常，该球团非常的脆并且可以很容易地破碎以便显露出金属粉末。
下面的例子用于对本发明进行说明例1将三个通过压制潮湿的0.25μm的二氧化钛粉末(图3)，随后干燥，并在950℃下于空气中烧结2小时制成的直径5mm、厚度1mm的球团放置于盛有950℃的熔融的氯化钙的钛坩埚中。电解槽的设计如图2所示。在石墨阳极和钛坩埚之间施加3V的电压。10小时之后，结束电脱氧，所述盐可以固化并随后溶解在水中，以便显露出黑色/金属球团，然后将其从坩埚中移出并进行干燥。在扫描电子显微镜下进行观察，显示出球团的微粒结构已经从0.25μm的二氧化钛微粒转换成了12μm的钛微粒(图4)。钛微粒尺寸非常均匀，大约为12μm+/-3μm，非常有利。在实验验误差范围内，能量分散X射线分析未检测出氧。
应当指出，在其它实验中观察到增加电解时间将会使微粒的尺寸增加，并且同时，单独的微粒之间的相互连接显著增强。这最终可导致坚固的金属球团的生成，这种球团不能破碎成粉末，并且因此形成近终形产品的形式。另外，这种坚固的球团可以直接用于各种制造技术、例如烧结的原料。这些坚固球团中的微观结构被认为与传统的Kroll海绵钛中的微观结构类似。钛球团的成型还有赖于熔融盐的特性和其它实验条件、例如预成型条件和球团的烧结。
例2将例1中的TiO2粉末与水混合，以便形成浆料，然后，将所述浆料粉浆浇注成小球团，在空气中干燥并于950℃下烧结2小时。烧结的球团直径为8mm、厚度为2mm。在每个烧结的TiO2球团中钻一个直径1.5mm的孔。将它们中的两个穿在一个直径1.5mm的Kanthal丝上，然后插入到950℃下熔融的氯化钙和氯化钡的共晶混合物中。采用氧化铝坩埚容纳所述盐，并且电解槽的设计表示在图1中。在石墨阳极和Kanthal丝之间施加3.1V的电压。在20小时之后，将温度降至700℃，从坩埚中移去Kanthal丝上的球团，在空气中冷却并随后在水中清洗，以显露出灰色/金属球团。在扫描电子显微镜下进行观察，显示出各球团的微粒结构已经从0.25μm的二氧化钛微粒转变成了分别为大约3μm和大约20μm的两种类型的钛微粒(参见图5)。
如在例1中所示，通过适当控制工艺参数，可以生产出微粒尺寸比这个更为一致的钛粉，但是应当注意，与现有技术的方法生产出的产品相比，例2中生得到的微粒尺寸范围明显更为均匀，非常有利。
例3将1μm的氧化铬粉末与水混合以便形成浆料，浆料被粉浆浇注成直径大约为8～10mm且厚度大约为3～5mm的小试样或球团，随后于空气中干燥并在950℃下烧结2小时。在烧结之后，没有观察到试样颜色(绿色)和尺寸的显著变化，但是机械强度显著增强。如图1所示，将三个烧结试样置于990℃下盛有熔融氯化钙的石墨坩埚中。通过将NaCl添加到熔体中以减少氧化铬在熔体中的溶解，可以获得更好的效果。在石墨阳极和石墨坩埚之间施加2.7V的电压。在15小时之后，结束电解，可以将盐凝固并随后溶解在水中以便显露出灰色/金属球团。在扫描电子显微镜下观察(图6)，在被还原的样品中显示出两种尺寸的微晶聚集体较大的微晶尺寸为20～50μm，而较小的微晶尺寸为5～8μm。能量分散X射线分析证实两种类型的微晶均为纯净的金属铬。
通过进行工艺参数控制，可以缩小这一实施例中生产的微粒尺寸范围，但是，铬的微粒尺寸范围与通常采用机械研磨的现有技术的方法相比窄很多。
例4将二氧化钛粉末(微粒尺寸为0.25μm)、氧化铝(0.25μm)和氧化钒(1-2μm)以一定比例混合，以使金属元素的比例与所需合金相同，在这一例中，为Ti-6Al-4V合金。然后，将该混合物与水制成浆料，并且粉浆浇注成球团，随后干燥并在950℃下于空气中烧结2小时。在烧结之后，球团的颜色从浅绿色转变成棕褐色。烧结球团的尺寸直径大约为8mm、厚度大约为6mm。在钻出一个直径1.5mm的孔之后，将烧结球团中的一个穿在Kanthal丝上，然后插入到950℃下氯化钡和氯化钙熔融的共晶混合物中。采用氧化铝坩埚容纳熔融的盐，并且电解槽的的设计如图1所示。在石墨阳极和Kanthal丝之间施加3.1V的电压。在20小时之后，可以将盐的温度冷却到700℃，并且随后结束电脱氧。将Kanthal丝上的球团从坩埚上移去，在空气中冷却然后在水中清洗/浸滤，以便显露出灰色/金属球团。在扫描电子显微镜下观察显示，球团的微粒结构与图3所示的钛的结构类似。EDX分析显示，在球团中没有氧，并且证实在实验误差的范围内，单个颗粒中的钛、铝和钒以所需比例存在。
例5将Al2O3和NiO粉末以1∶6的摩尔比混合，压制成小圆柱形球团(直径10mm、高度5～10mm)，并且在空气中以980～1000℃烧结大约2小时。在烧结之后，球团的灰绿色仅变得略微发白。在烧结的球团中钻出直径为1.7mm的孔。将四个重量大约为4克的烧结球团穿在Kanthal丝(直径为1.0mm)上，以便形成一个组装阴极。如图1所示，在950℃和3.1V下，于氩气保护的熔融的CaCl2中在组装阴极和石墨阳极之间进行电脱氧。经还原后，从熔融的盐中移去所述球团，首先在氩气中冷却，然后在空气中冷却到室温。用水清洗被还原的球团，所述球团随后在空气中干燥，显露出灰色的金属色泽。被还原的球团的表面和截面由尺寸为2～20微米(参见图7)且包含原子比为1∶3的Al和Ni的球状微粒构成。未检测出氧。然后，用玛瑙研钵将球团手工研磨成粉末。对粉末进行XRD(X射线衍射)，衍射谱显示出与标准AlNi3试样几乎相同的图案(参见图8)。
例6在实验中采用的Nb2O5粉末纯度分别为99.97wt％和99.99wt％，平均微粒尺寸分别为4.03μm和12.71μm。将粉末压制成多孔坯块，然后通过烧结使坯块强化。被烧结的球团被置于阴极集电器上，以形成组装的氧化物阴极。用作熔体的CaCl22H2O和NaCl为分析纯试剂。所有化学制剂均由Aldrich Chemical提供。在373K下于空气中对CaCl22H2O进行1小时的脱水，缓慢加热至573K，然后在573K下保持12小时。脱水的CaCl2和干燥的NaCl被充分混合，然后在使用之前于473K下进行干燥。从Graphite Technologies购买直径10mm、长100mm的高密度石墨棒用作阳极。采用直径为1.5mm的Kanthal丝作为阴极集电器。
在图11中示意性地表示出了用于电解的电解槽。采用两个两个Farnell LS30-10 Autoranging Power Supplies在恒压下进行电解。将用于连接Nb2O5球团60的第一导线引至一个电源的负极端。利用第二导线62，将用于盛放熔融电解质58的不锈钢坩埚56连接到另一个电源的负极端。两个电源的两个正极端均连接到石墨棒阳极52上。所有从单个电极至所述电源的电连接由Kanthal丝50、62形成。采用在氧化铝护套54中的K型热电偶测量电解温度。将电解槽置于一个垂直的一端封闭的Inconel反应器中。
用高纯度的氩气冲洗电解槽，同时将其加热到所需的温度。当所述电解槽达到其电解温度时，将石墨棒阳极浸入到熔融的电解质中，并且在U2＝2.8-3.0V和1173K下进行预电解，直到不能用肉眼观察到阳极气泡为止，这通常需要12小时。在预电解完成之后，将氧化物阴极浸入到熔体中。如图11所示，在分别施加在电解槽上的恒定电压(U1和U2)下进行电解。在电解过程中，利用一个带有RS232串口和ADAMS 4017-8通道模-数转换器的PC，显示并记录所施加的电压(U1)和所产生的电流。
在873K，于氩气气流下从熔体中迅速移去还原态的试样，并且在冷水中进行淬火和清洗，随后用酸浸出，用水进行漂洗，并且用丙酮清洗。通过手工研磨将所得的多孔球团被制成粉末。然后，用丙酮再次清洗所得的铌金属粉末，并且在真空中于室温下进行干燥。
采用带有能量分散X射线分析(EDXA)附件的Jeol JSM-5800LV扫描电子显微镜(SEM)对烧结或还原的球团的形态进行观察。利用EDXA确定杂质的浓度。采用Philips衍射仪PW1710，以Cu Kα1辐射进行粉末X射线衍射测量(XRD)，以检测存在于所制备的粉末中的各种相。通过在空气中再次氧化之前和之后称量所制备的铌金属粉，确定氧的含量，其中，通过XRD分析证实了金属粉末完全再次氧化成Nb2O5。采用Drager QuadGard Chlorine Detector监测废气中的氯的水平。
可以发现，在电解之后留在阴极上的最终产品是多孔球团形式的金属铌。图9和10表示在U1＝3.1V和1123K的条件下进行24小时的电脱氧之前(对微粒尺寸4.03μm的Nb2O5)和之后，Nb2O5球团截面的典型的微观结构。注意观察，在还原之后，还原态产品形式实际上是粉末坯块，该粉末坯块被松散地烧结在一起，并且微粒尺寸增大至一定程度。所制备的铌金属粉末包含2311质量ppm的氧。
在图12中显示了在1173K下还原48小时的铌金属粉末的典型的测量的XRD(X射线衍射)图案，从中可以看出，粉末是纯净的铌，没有任何氧化物相。
总之，本实验的结果证明，Nb2O5多孔球团可以容易地脱氧成金属铌。对于随后的净化处理、例如在高温下进行高真空烧结而言，所制备的铌金属粉显然可以接受。我们的实验显示，通过适当控制实验条件并且通过改变Nb2O5粉末的微粒尺寸，可以容易地制备各种微粒尺寸范围的铌金属粉末。
权利要求
1.一种用于生产金属粉末的方法，包括以下步骤在使非金属物质溶解在熔体中的条件下，对包含金属(M1)和非金属物质(X)之间的化合物(M1X)的前体粉末通过电脱氧进行处理，所述前体粉末形成与包含有熔融盐(M2Y)的熔体接触的阴极；并且根据需要对电脱氧的产品进行处理，以形成金属粉末。
2.如权利要求1所述的方法，其中，将比用于使阳离子(M2)从熔体中沉积的电压低的阴极电压施加在阴极上，在这个条件下进行电脱氧。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述熔体包括包含两种或更多阳离子(M2)的盐的混合物，并将比用于使任何阳离子(M2)从熔体中沉积的电压低的阴极电压施加在阴极上，在这个条件下进行电脱氧。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其中，前体粉末为导体并且用作阴极。
5.如权利要求1、2或3所述的方法，其中，前体粉末是绝缘体并且用于与导体接触以形成阴极。
6.如前述任何一项权利要求所述的方法，其中，在700-1000℃的温度下进行电脱氧。
7.如前述任何一项权利要求所述的方法，其中，前体粉末包括尺寸在0.05和20μm之间的微粒。
8.如权利要求1至6中任何一项所述的方法，其中，前体粉末包括尺寸在0.25和2μm之间的微粒。
9.如前述任何一项权利要求所述的方法，其中，金属粉末包括在尺寸在1和30μm之间的微粒。
10.如前述任何一项权利要求所述的方法，其中，熔融的盐包括作为阳离子物质(M2)的Ca、Ba、Li、Cs和/或Sr。
11.如前述任何一项权利要求所述的方法，其中，熔融的盐包括作为阴离子(Y)的Cl或F。
12.如前述任何一项权利要求所述的方法，其中，非金属物质包括O、S、C或N。
13.如前述任何一项权利要求所述的方法，其中，金属(M1)包括Ti、Si、Ge、Zr、Hf、Sm、U、Al、Mg、Nd、Mo、Cr或Nb、V、Ta、Mb、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Be、Sr、Ga、In、Tl、镧系元素或锕系元素、或它们的合金。
14.如前述任何一项权利要求所述的方法，其中，通过粉末处理技术、例如粉浆浇注或压制，将前体粉末形成一个用于进行电脱氧的试样，并且对电脱氧产品进行研磨或破碎，以形成金属粉末。
15.如权利要求14所述的方法，其中，前体粉末的形成包括烧结。
16.如前述任何一项权利要求所述的方法，其中，前体粉末包括一种或多种金属化合物的混合物或固溶体，并且可选的包括一种或多种金属或合金。
17.一种根据前述任何一项权利要求限定的方法生产的金属粉末。
18.一种用于实施前述任何一项权利要求限定的方法的设备。
19.一种用于形成近终形产品的方法，包括以下步骤由包含金属(M1)与非金属物质(X)之间的化合物(M1X)的粉末化原料形成成型前体；通过电脱氧对该前体进行处理，在使非金属物质溶解在熔体中的条件下，前体形成与包含一种熔融盐(M2Y)的熔体接触的阴极，在足够长的时间和/或在足够高的温度下进行该电脱氧，使通过电脱氧生成的金属粉末颗粒之间形成相互连接，以便生产出对于进一步的处理具有足够强度的近终形产品。
20.如权利要求19所述的方法，其中，将比用于使阳离子(M2)从熔体中沉积的电压低的阴极电压施加在阴极上，在这个条件下进行电脱氧。
21.如权利要求19所述的方法，其中，所述熔体包括包含两种或更多阳离子(M2)的盐的混合物，并且将比用于使任何阳离子(M2)从熔体中沉积的电压低的阴极电压施加在阴极上，在这个条件下进行电脱氧。
22.如权利要求19、20或21所述的方法，其中，前体粉末为导体并且用作阴极。
23.如权利要求19、20或21所述的方法，其中，前体粉末是绝缘体并且用于与导体接触以形成阴极。
24.如权利要求19至23中任何一项所述的方法，其中，在700-1000℃的温度下进行电脱氧。
25.如权利要求19至24中任何一项所述的方法，其中，粉末化原料包括尺寸在0.05和20μm之间的微粒。
26.如权利要求19至24中任何一项所述的方法，其中，粉末化原料包括尺寸在0.25和2μm之间的微粒。
27.如权利要求19至26中任何一项所述的方法，其中，熔融的盐包括作为阳离子物质(M2)的Ca、Ba、Li、Cs和/或Sr。
28.如权利要求19至27中任何一项所述的方法，其中，熔融的盐包括作为阴离子(Y)的Cl或F。
29.如权利要求19至28中任何一项所述的方法，其中，非金属物质包括O、S、C或N。
30.如权利要求19至29中任何一项所述的方法，其中，金属(M1)包括Ti、Si、Ge、Zr、Hf、Sm、U、Al、Mg、Nd、Mo、Cr、Nb、V、Ta、Mb、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Be、Sr、Ga、In、Tl、镧系元素或锕系元素、或它们的合金。
31.如权利要求19至30中任何一项所述的方法，其中，通过粉浆浇注或压制，将粉末化原料形成一个用于电脱氧的试样。
32.如权利要求19至31中任何一项所述的方法，其中，前体的形成包括烧结。
33.如权利要求19至32中任何一项所述的方法，其中，粉末化原料包括一种或多种金属化合物的混合物或固溶体，并且可选的包括一种或多种金属或合金。
34.如权利要求19至33中任何一项所述的方法，其中，通过烧结和/或机加工对近终形产品进行后续处理。
35.一个利用权利要求19至34中任何一项限定的方法形成的近终形产品。
36.一种用于生产如权利要求35所限定的近终形产品的设备。
全文摘要
通过例如粉浆浇注，将一种包含金属化合物的前体粉末形成一个用于电脱氧的试样。然后将该试样浸入到一个包含有熔融的盐的熔体中并且施加阴极电压，以便通过电脱氧从前体粉末中去除非金属物质并将其溶解在熔体中。这通常形成一个金属试样，该金属试样可以被粉碎成金属粉末。在本发明的第二个面，将粉末化原料形成一个成形前体，并且进行更大程度的电脱氧，以便形成近终形产品。
文档编号C25C5/00GK1479794SQ0182011
公开日2004年3月3日 申请日期2001年11月15日 优先权日2000年11月15日
发明者D·J·弗雷, G·Z·陈, D J 弗雷, 陈 申请人:剑桥大学技术服务有限公司