本发明属于金属磁性材料领域,涉及一种用于软磁金属粉末的安全、连续、高效、环保的造粒方法。
背景技术:
金属粉末作为除块体、带材之外的一种金属形态,具有三维尺寸小、特性优异、近终成型、材料组成灵活的特点。但是一般的金属粉末不能直接应用,而需要压制成型为一定的外形并经过相应的后处理才能成为可使用的产品。为此,粉末需要具备一定的流动性和密度才能完成成型的过程,因此金属粉末通常需要经过造粒为具有松装密度和流动性的粉末才能满足工艺要求。
通常的造粒方法有以下几种:
一、机械破碎法
顾名思义就是把干燥的大颗粒用机械的方法将其破碎为一定粒度的小颗粒。此方法制备的金属粉末需要较高的成型压力,粉末形貌一般都带有毛刺,粒度分布广,松装密度和流动性不好。
二、挤压造粒法
挤压造粒是金属粉末在混有粘结剂的前提下通过机械的力量将其强行通过筛网。该方法制备的粉末具有粒度分布窄、操作简单的优点,但是其粉末形貌差、造粒粉末表面粗糙、松装密度和流动性不好的缺点。
三、圆盘造粒法
圆盘造粒机将金属粉末有序的投入圆盘,同时喷洒具有粘结性的有机液体使粉末随机团聚在一起。圆盘造粒的优点:产品形貌近球形、粉末表面光滑、成粒效率高、操作直观、粉末流动性好,缺点是粒度分布广、粘结剂含量的分布不均、粉末外溢。
四、流化床造粒法
在固定流化床内部通过雾化器将料液雾化成细小的液滴,液滴与流化床内处于流态化的不同颗粒的物料接触,并附着在颗粒表面完成干燥造粒过程;其优点是将造粒、干燥、冷却可在一台流化床中完成,另外造粒粒度在一定范围内可调,且粉末形貌好、粉末表面光滑、粉末流动性和松装密度好等优点,但是其粒度分布广、粘结剂含量分布可能存在不均。
五、喷雾造粒法
喷雾造粒法是将粉末与粘结剂溶液混合后通过泵体将物料连续地送入高速旋转地分散盘,从而使金属粉末和粘结剂同时被粉碎为小颗粒,当被分散的混合物颗粒遇到外部高温气体时瞬间将其干燥并定型,从而获得具有团聚状的粉末;该方法最大的优点在于流程短、效率高,是未来主流的造粒方法之一,该方法造粒粉末形貌好、粉末表面光滑、粉末流动性和松装密度好等优点,但是当粘结剂含量较大时(例如>=2%)物料容易堵塞在入料管路中,另外为了使得雾化颗粒得到流动性必须采用热空气使得稀释剂挥发的同时粘结剂得到一定程度的反应,该工艺一般需要电加热管加热空气,所以带来易燃易爆的风险,为了解决稀释剂易燃易爆风险通常采用氮气保护,因此使得设备造价极大地提高。
本发明的目的在于提供一种用于软磁金属粉末的安全、连续、高效、环保的造粒方法,使造粒粉末松装流行性得到根本改善的同时不增加设备成本和根本去除易燃易爆的风险。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种用于软磁金属粉末的安全、连续、高效、环保的造粒方法,使造粒粉末松装流行性得到根本改善的同时不增加设备成本和根本去除易燃易爆的风险。
本发明在雾化干燥塔的基础上进行了工艺改进,具体而言分为以下几个步骤:
一、首先,称量一定量的粘结剂(一般为粉末重量的1.0-10.0wt%),并用相应的稀释剂将其配成粘结剂溶液,稀释剂含量一般为粉末重量的20-35%,粘结剂可以是有机高分子树脂类及其固化剂,例如酚醛树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂以及氰酸酯等特殊工程树脂及其固化剂等,该树脂体系必须满足在配置好后(不加稀释剂)在室温下保持60分钟及以上时须呈固态或粘滞态(黏度大于等于20000);然后,将需要造粒的金属粉末与粘结剂溶液混合并搅拌,直至充分混合均匀为止等。
二、将搅拌好的物料倒入雾化干燥塔的料仓。
三、启动雾化干燥塔,使其内部达到工作要求,温度达到15-35℃之间。
四、开始送料,此时料泵将物料送入雾化器并被雾化器破碎,由于空气及温度的作用使得稀释剂被瞬间挥发并被抽出干燥塔,被分散开的物料失去稀释剂后在变为干燥的粉末,此粉末由若干个小的原始金属粉末团聚而成。
五、干燥后的物料由于重力的作用落入干燥塔底部的收料仓中。
由此获得的造粒粉末采用霍尔流速计测量其流动性,漏斗采用露眼为2.5mm的漏斗,其流动性指标为:50克的造粒粉末需要的时间为小于等于45秒;采用松装密度测试仪获得的数据为>=2.0g/cm3。
具体实施方式
实施例1:
本实施例金属粉末成分为水雾化制备的fe92si3.5cr4.5作为主要材料,其平均粒径(d50)为10um,形状基本为长条形。
粘结剂选择占粉末重量5.0%的环氧树脂及其固化剂,稀释剂选用丙酮,丙酮的重量为金属粉末的25%。
将搅拌好的物料倒入雾化干燥塔的料仓。启动雾化干燥塔,使其内部达到工作要求,温度达到20℃。获得的造粒粉末采用霍尔流速计测量其流动性,漏斗采用露眼为2.5mm的漏斗,其流动性指标为:50克的造粒粉末需要的时间为43秒;采用松装密度测试仪获得的数据为2.1g/cm3。