一种金属粉末材料脱氧还原工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属粉末材料生产中的脱氧还原工艺，用于金属粉末材料的生产中。
[0002]
【背景技术】
[0003]金属粉末作为粉末冶金法生产各种机械结构零件和作为功能材料的关键基础原材料有着广泛的使用，例如:铜及铜合金粉末产品广泛应用于铜基机械机构零件，含油轴承，热超导器件，热交换器，金刚石工具，导电材料等行业。高性能铜基粉末原材料和铜基包覆粉末原材料主要表征有低氧含量要求，通常氧含量小于0.2%，粉末粒度小，粉末颗粒之间的无粘结，无团结，分散性好。
[0004]目前，传统金属粉末材料的生产方法有高压水雾化法，电解法生产和化学反应共沉积法等。目前采用这些方法生产的粉末材料后续都要进行脱水、烘干、脱氧还原三个独立步骤，以降低粉末材料的氧含量；该类工艺生产过程中的脱水、烘干工序后等待粉料的脱氧还原之前的储运阶段，会形成二次氧化，导致脱氧降低粉末材料氧含量更困难，而且加热脱氧还原时粉末之间有团聚烧结现象，成品粉末板结严重，即使再次机械破碎也难以分散，粉末形貌也被破坏，其氧含量偏高，粉末材料品质差。采用上述方法生产铜基粉末材料的过程中难以解决这方面品质问题就是典型案例。
【发明内容】
[0005]为了解决脱氧还原时粉末颗粒之间烧结，成品粉末板结团聚，即使再次机械破碎也难以分散，而且粉末形貌也被破坏，其氧含量偏高，粉末材料品质差的缺点，本发明开发出了一种低温条件下脱水、烘干、脱氧还原一体的粉末制备新工艺方法。
[0006]为解决上述问题，本发明采用的粉末材料烘干脱氧还原工艺技术方案是:经过高压水雾化法和电解法生产、或者化学反应共沉积法生产制备的大量含水的金属粉末产品，为得到低氧含量的粉末材料产品，含水湿粉料不经过脱水、烘干、脱氧还原三个独立过程，而是直接进入一体式烘干脱氧还原设备中，如推杆式还原炉、网带式还原炉、或其它连续式及间歇式脱氧还原设备中；设备的工作区内通入脱氧还原性气体，如氢气，一氧化碳气体等；脱水、烘干、脱氧还原工艺过程在保护气氛或脱氧气氛下，以及不同温度阶段下连续不间断完成。
[0007]不锈钢料盘中大量含水的粉料，水覆盖于粉料之上，直接进入一体式烘干脱氧还原设备中，含水粉料在前期烘干阶段，因为是固液混合物，水份蒸发时在粉料之间形成大量的孔隙，使粉料层为疏松多孔隙状态，粉末材料层形成疏松互通的大量气孔洞，此状态下还原气体在粉料中更容易均匀渗透，深入物料底层，粉料与还原气氛充分接触，如粉末颗粒与氢气结合发生还原反应，这样反应更充分，反应时间更短；由于粉料层孔隙度大，脱氧还原反应温度可以更低，因而粉料不会发生烧结团聚板结，粉末材料的分散性好，含氧量更低，粉末品质更尚。
[0008]本发明的有益效果是:提供了一种金属粉末材料脱氧还原工艺，解决当前粉末材料加热脱氧还原过程中的烧结团聚，氧含量偏高，粉末质量差的缺陷；此工艺脱氧还原效率显著提高，粉末材料氧含量低，粉末颗粒的分散性好。
[0009]
【附图说明】
[0010]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1是本发明工艺与传统粉末材料脱氧还原工艺对比图。
[0011 ] ①传统工艺方法技术路径；
②本发明工艺方法技术路径。
[0012]
图2是本发明脱氧还原工艺中粉末材料装料示意图。
[0013]图中:1.料盘，2.水密封，3.粉料。
[0014]
【具体实施方式】
[0015]本实施例用于说明一种金属粉末材料脱氧还原工艺。
[0016]如图1是本发明工艺与传统工艺对比图，下面结合图2本发明粉末材料装料示意图，介绍此工艺的粉料装盘和烘干脱氧还原工艺方案原理。
[0017]半导体芯片散热模块组件热导管生产用纯铜粉末采用高压水雾化法生产，热导管用铜粉末在细铜管内灌装烧结形成铜管内壁一定厚度的铜粉末多孔连通烧结层，这种结构特点就要求原材料铜粉末的分散性要特别好，氧含量也要低；传统工艺方法的脱氧还原工艺为了满足铜粉末材料低氧含量要求(小于0.2%的氧含量)，要提高还原反应温度，这样会导致粉末颗粒表面烧结团聚，即使采用破碎工艺也难完全分散微细粉末颗粒；而为了减少粉末烧结团聚降低脱氧还原反应温度，铜粉末氧含量又不能满足技术标准；这是目前生产高品质热导管用铜粉末的一个技术困恼。
[0018]本发明采用的粉末脱氧还原新工艺，首先将高压水雾化法制备的纯铜粉末，经离心机轻微脱水得到的含水粉料3放入料盘I当中，根据实际粉料含水量看是否加入水，形成水封层2。如图2所示的粉料烘干脱氧还原方法，省去传统工艺的脱水、烘干独立步骤，也节约这两种设备投产成本，水封层2对粉料3进行氧气隔绝，防止脱水烘干后存储的二次氧化发生；料盘I直接进入一体式烘干脱氧还原设备中，含水粉料在前期烘干阶段，因为是固液混合物，水分蒸发时在粉料3之间形成大量的空隙，使粉料3为疏松孔隙状态，粉料层3会形成疏松互通的大量气孔洞，此状态下还原气体在粉料3中更容易均匀渗透，深入物料3底层，粉料3与还原气氛充分接触，如粉末颗粒与氢气结合发生还原反应，反应耗时更短，从一体式烘干脱氧还原设备中出料后由于粉料层3孔隙度大，脱氧还原温度可以更低，因而物料3不会产生烧结团聚现象，含氧量更低，粉末品质更高。这种新工艺方法制备的纯铜粉末材料完全满足生产热导管生产所用原材料铜粉末的各项高技术标准。
【主权项】
1.一种金属粉末材料脱氧还原工艺，其特征在于:经过高压水雾化法和电解法生产、或者化学反应共沉积法生产制备的大量含水的金属粉末产品，不经过脱水、烘干、脱氧还原三个独立过程，而是直接进入一体式烘干脱氧还原设备中，如推杆式还原炉、网带式还原炉、或其它连续式及间歇式脱氧还原设备中；设备的工作区内通入脱氧还原性气体，如氢气，一氧化碳气体等；脱水、烘干、脱氧还原独立工艺过程在保护气氛或脱氧气氛下，以及不同温度阶段下连续不间断一次性完成，这样可以获得低氧含量、粉末材料分散性好的高品质金属粉末原材料。2.按权利要求1所述的一种金属粉末材料脱氧还原工艺，其特征在于:不锈钢料盘中大量含水的粉料，水覆盖于粉料之上，直接进入一体式烘干脱氧还原设备中，含水粉料在前期烘干阶段，因为是固液混合物，水份蒸发时在粉料之间形成大量的孔隙，使粉料层为疏松多孔隙状态，粉末材料层形成疏松互通的大量气孔洞，此状态下还原气体在粉料中更容易均匀渗透，深入物料底层，粉料与还原气体充分接触，如粉末颗粒与氢气结合发生化学还原反应，这样反应更充分，反应时间更短；由于粉料层孔隙度大，脱氧还原反应温度可以更低，因而粉料不会发生烧结团聚板结，粉末材料分散性好，含氧量更低，粉末品质更高。
【专利摘要】一种金属粉末材料脱氧还原工艺，将高压水雾化法生产得到的含水的金属粉末材料，或电解法、化学反应共沉积法生产经洗净酸碱而得到的含水的金属粉末材料放入料盘当中，根据实际粉料含水量看是否加入水，形成料盘水封层（见摘要附图），省去传统工艺过程中脱水、烘干等独立步骤，直接送入一体式烘干脱氧还原设备中进行粉末材料的烘干脱氧还原工序。本发明的有益效果是：脱氧还原效率显著提高，粉末材料氧含量低，而且可以降低脱氧还原反应的加热温度；还原反应温度低，减少了粉末材料脱氧还原处理时的粉末烧结团聚，粉末颗粒的分散性好。
【IPC分类】B22F9/22, B22F1/00
【公开号】CN105057655
【申请号】CN201510501573
【发明人】王利民, 袁按稳
【申请人】湖南久泰冶金科技有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月17日