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转贴]粉末冶金生产的基本工艺流程标签：转贴粉末冶金生产基本工艺流程时间：2008-11-26 21:23:53 点击：2803 回帖：0上一篇：[转贴]金属磨损自修复抗磨剂的性下一篇：金相显微镜的外形尺寸图(图)粉末冶金生产的基本工艺流程包括：粉末制备、粉末混合、压制成形、烧结及后续处理等。
用简图表示于图7-1中。
陶瓷制品的生产过程与粉末冶金有许多相似之处，其工艺过程包括粉末制备、成形和致密化三个阶段。
2．1 粉末制备2．1．1 粉末制备粉末是制造烧结零件的基本原料。
粉末的制备方法有很多种，归纳起来可分为机械法和物理化学法两大类。
（1）机械法机械法有机械破碎法与液态雾化法。
机械破碎法中最常用的是球磨法。
该法用直径10~20mm钢球或硬质合金对金属进行球磨，适用于制备一些脆性的金属粉末（如铁合金粉）。
对于软金属粉，采用旋涡研磨法。
雾化法也是目前用得比较多的一种机械制粉方法，特别有利于制造合金粉，如低合金钢粉、不锈钢粉等。
将熔化的金属液体通过小孔缓慢下流，用高压气体（如压缩空气）或液体（如水）喷射，通过机械力与急冷作用使金属熔液雾化。
结果获得颗粒大小不同的金属粉末。
图7-2为粉末气体雾化示意图。
雾化法工艺简单，可连续、大量生产，而被广泛采用。
（2）物理化学法常见的物理方法有气相与液相沉积法。
如锌、铅的金属气体冷凝而获得低熔点金属粉末。
又如金属羰基物Fe(CO)5、Ni(CO)4等液体经180~250℃加热的热离解法，能够获得纯度高的超细铁与镍粉末，称为羰基铁与羰基镍。
化学法主要有电解法与还原法。
电解法是生产工业铜粉的主要方法，即采用硫酸铜水溶液电解析出纯高的铜。
还原法是生产工业铁粉的主要方法，采用固体碳还原铁磷或铁矿石粉的方法。
还原后得到得到海绵铁，经过破碎后的铁粉在氢气气氛下退火，最后筛分便制得所需要的铁粉。
图7-2 粉末气体雾化示意图2．1．2 粉末性能粉末的性能对其成形和烧结过程，及制品的性能都有重大影响，因而对粉末的性能必须加以了解。
.化学制备法1.1化学沉淀法沉淀法主要包括共沉淀法、均匀沉淀法、多元醇为介质的沉淀法、沉淀转化化、直接沉淀法[2]等。
1.11共沉淀法在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂，使金属离子完全沉淀的方法称为共沉淀法。
共沉淀法可制备BaTiO3[3-5]、PbTiO3[6]等PZT系电子陶瓷及ZrO2[7,8]等粉体。
以CrO2为晶种的草酸沉淀法，制备了La、Ca、Co、Cr掺杂氧化物[9]及掺杂BaTiO3等。
以Ni(NO3)2·6H2O溶液为原料、乙二胺为络合剂，NaOH为沉淀剂，制得Ni(OH)2[10]超微粉，经热处理后得到NiO超微粉。
与传统的固相反应法相比，共沉淀法可避免引入对材料性能不利的有害杂质[11]，生成的粉末具有较高的化学均匀性，粒度较细，颗粒尺寸分布较窄且具有一定形貌。
1.12均匀沉淀法在溶液中加入某种能缓慢生成沉淀剂的物质，使溶液中的沉淀均匀出现，称为均匀沉淀法。
本法克服了由外部向溶液中直接加入沉淀剂而造成沉淀剂的局部不均匀性。
本法多数在金属盐溶液中采用尿素热分解生成沉淀剂NH4OH，促使沉淀均匀生成。
制备的粉体有Al、Zr、Fe、Sn的氢氧化物[12-17]及Nd2(CO3)3[18,19]等。
1.13xx沉淀法许多无机化合物可溶于多元醇，由于多元醇具有较高的沸点，可大于100°C，因此可用高温强制水解反应制备纳米颗粒[20]。
例如Zn(HAC)2·2H2O溶于一缩二乙醇(DEG)，于100-220°C 下强制水解可制得单分散球形ZnO纳米粒子。
又如使酸化的FeCl3---乙二醇---水体系强制水解可制得均匀的Fe(III)氧化物胶粒[21]。
1.14沉淀转化法本法依据化合物之间溶解度的不同，通过改变沉淀转化剂的浓度、转化温度以及表面活性剂来控制颗粒生长和防止颗粒团聚。
例如：以Cu(NO3)2·3H2O、Ni(NO3)2·6H2O为原料，分别以Na2CO3、NaC2O4为沉淀剂，加入一定量表面活性剂，加热搅拌，分别以NaC2O3、NaOH为沉淀转化剂，可制得CuO、Ni(OH)2、NiO超细粉末[22]。
电解二氧化锰的电解方法和电解二氧化锰通过溶液电解法制备二氧化锰的步骤如下：
1.准备电解槽和电极：选择适当的电解槽和电极，电解槽通常使用陶瓷或玻璃制成，电极可以采用铅或铅合金。
2.准备电解液：电解液是二氧化锰在酸性条件下的溶液，常用的酸有硫酸、盐酸等。
在电解液中加入适量的二氧化锰粉末，使其充分溶解。
3.接好电源：将电解槽连接到电源上，将阳极和阴极插入电解槽中。
4.开始电解：通过电源加电，使阳极（一般为铅阳极）和阴极（一般为不锈钢阴极）与电解液发生电解反应。
在电解过程中，阴极会释放出锰离子（Mn2+），阳极会释放氧气。
5.收集产物：阴极产生的锰离子会在阴极上析出固体二氧化锰，可以通过定期更换阴极的方式收集产物。
通过固体电解法制备二氧化锰的步骤如下：
1.准备电解槽和电极：选择适当的电解槽和电极，电解槽通常使用陶瓷或玻璃制成，电极可以采用金属材料如不锈钢。
2.准备固体阳极：用二氧化锰粉末制备阳极，可以通过将二氧化锰粉末压制成阳极片的形式。
3.准备电解液：电解液也是二氧化锰在酸性条件下的溶液，常用酸有硫酸、盐酸等。
4.接好电源：将电解槽连接到电源上，将阳极和阴极插入电解槽中。
5.开始电解：通过电源加电，使阳极和阴极与电解液发生电解反应。
在电解过程中，阳极会溶解，释放出二氧化锰离子。
阴极则会释放出电子，与二氧化锰离子反应生成固体二氧化锰。
6.收集产物：固体二氧化锰会在阴极上析出，可以通过定期更换阴极
的方式收集产物。
铅粉生产工艺
铅粉是一种常见的金属材料，广泛应用于电池制造、涂料、塑料、橡胶等行业。
下面我们来介绍一下铅粉的生产工艺。
首先，铅粉的原料是纯铅。
通常采用电解还原法或熔炼法将纯铅转化为原始的铅粉。
电解还原法主要步骤如下：
1. 准备铅板：将纯铅熔融后铸成铅板，然后将铅板切割成适当大小的块状。
2. 清洗铅板：将铅板进行清洗，以去除表面的杂质和污垢。
3. 放置电解槽：将铅板放置在电解槽中。
4. 填充电解液：向电解槽中注入含有硫酸铅溶液的电解液，电解液中含有硫酸铅，以提供铅离子。
5. 通电电解：接通电源，使阳极为铅板，阴极为不锈钢板，通过电流作用，铅板上的铅离子被还原成铅金属，并沉积在不锈钢板上，形成铅粉。
6. 收集铅粉：定期清理不锈钢板上的铅粉，并进行干燥、筛分等处理，最终得到所需的铅粉。
熔炼法主要步骤如下：
1. 准备熔炼炉：将纯铅放入特制的熔炼炉中。
2. 加热熔炼：通过加热熔炼炉，将纯铅熔化成液态铅。
3. 冷却：将液态铅倒入冷却设备中，待铅冷却凝固后，形成铅块。
4. 破碎粉碎：将铅块进行破碎、粉碎，得到较小的铅块。
5. 筛分：通过筛分设备将较小的铅块进行筛分，得到所需的铅
粉。
以上就是铅粉的生产工艺，无论是电解还原法还是熔炼法，都需要严格控制操作参数和条件，以确保生产出优质的铅粉。
另外，生产过程中也需注意环境保护和安全防护。
第八章电解冶金及有关功能材料的制取第一节电解制取金属及合金材料的重要意义和电解冶金的分类金属和合金材料在国民经济中具有很重要的地位，在自然界中，金属元素一般都是以化合物存在金属冶炼与合金材料的制取是必不可少的。
金属化合物还原为金属的两种方法：①热还原法，用还原剂如碳、氢、镁、钠在一定温度下把金属化合物还原为金属；②电解法，包括电解提取(或称电解生产)、电解精炼以及粉末金属的制取。
电解法制取金属的优点：①还原能力强，用还原剂方法不能还原的活泼金属如钠，电解是其惟一的制备方法；②不用还原剂，引入杂质较少，可获纯度较高的金属；③与火法冶金相比，水溶液电解放入大气中的烟尘和废气较少，有利于环境保护。
因此，已有不少金属采用电解法进行生产或精炼。
电解冶金：分为水溶液电解和熔盐电解两种。
水溶液电解大多数是电解金属氯化物或硫酸盐，电流效率高、操作条件简单。
熔盐电解制取碱金属、碱土金属、稀土金属、铝、钛等活泼金属。
在有机溶剂电解液中也可电沉积某些活泼金属及合金。
金属电沉积:包括金属电解提取、电解精炼和粉末金属的制取，电镀。
电解提取：矿物经化学处理，制成氧化物或盐类，进行电解以制取金属。
例如电解提取铜，其主要流程为铜精矿焙烧→焙烧产物(氧化铜、硫酸铜)的稀硫酸浸出和净化→硫酸铜溶液→电沉积铜。
电解时使用不溶性阳极，氯化物溶液常用石墨(或钛钌阳极)阳极，硫酸盐溶液常用铅或铅合金阳极。
电解精炼：利用电解方法将含有杂质的金属进行提纯。
把被精炼的金属作阳极，欲制取的纯金属或不被电解液腐蚀的其他金属作阴极，在适当的电解液中进行电解。
阳极上电位正于被精炼金属的杂质仍然留在电极上或成为粉末状沉淀，称为阳极泥。
其他电位比被精炼金属更负的杂质金属，则与被精炼的金属一起溶到电解液中，但只有被精炼的金属才能沉积在阴极上。
例如铜的电解精炼以粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解液为酸性硫酸铜溶液，在阴极上析出纯铜。
电解制取金属粉末：在粉末冶金、有机合成等方面都要用到金属粉末。
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用简图表示于图7-1中。
陶瓷制品的生产过程与粉末冶金有许多相似之处，其工艺过程包括粉末制备、成形和致密化三个阶段。
2．1 粉末制备2．1．1 粉末制备粉末是制造烧结零件的基本原料。
粉末的制备方法有很多种，归纳起来可分为机械法和物理化学法两大类。
（1）机械法机械法有机械破碎法与液态雾化法。
机械破碎法中最常用的是球磨法。
该法用直径10~20mm钢球或硬质合金对金属进行球磨，适用于制备一些脆性的金属粉末（如铁合金粉）。
对于软金属粉，采用旋涡研磨法。
雾化法也是目前用得比较多的一种机械制粉方法，特别有利于制造合金粉，如低合金钢粉、不锈钢粉等。
将熔化的金属液体通过小孔缓慢下流，用高压气体（如压缩空气）或液体（如水）喷射，通过机械力与急冷作用使金属熔液雾化。
结果获得颗粒大小不同的金属粉末。
图7-2为粉末气体雾化示意图。
雾化法工艺简单，可连续、大量生产，而被广泛采用。
（2）物理化学法常见的物理方法有气相与液相沉积法。
如锌、铅的金属气体冷凝而获得低熔点金属粉末。
又如金属羰基物Fe(CO)5、Ni(CO)4等液体经180~250℃加热的热离解法，能够获得纯度高的超细铁与镍粉末，称为羰基铁与羰基镍。
化学法主要有电解法与还原法。
电解法是生产工业铜粉的主要方法，即采用硫酸铜水溶液电解析出纯高的铜。
还原法是生产工业铁粉的主要方法，采用固体碳还原铁磷或铁矿石粉的方法。
还原后得到得到海绵铁，经过破碎后的铁粉在氢气气氛下退火，最后筛分便制得所需要的铁粉。
图7-2 粉末气体雾化示意图2．1．2 粉末性能粉末的性能对其成形和烧结过程，及制品的性能都有重大影响，因而对粉末的性能必须加以了解。
金属粉末的制备方法及基本原理金属粉末的制备方法及基本原理摘要制取粉末是粉末冶金的第一步..为了满足对粉末的各种要求;也就要有各种各样生产粉末的方法;机械法、物理法、物理化学法等超细金属粉末的制备方法;还原和机械法是制备金属粉末的基本方法关键词金属粉末的制备;机械研磨法;雾化法;还原法;电解法制取粉末是粉末冶金的第一步..为了满足对粉末的各种要求;也就要有各种各样生产粉末的方法;这些方法不外乎使金属、合金或者金属化合物从固态、液态或气态转变成粉末状态..在冶金制品生产时;其选择主要取决于以下两个因素：粉末的性能和最低的成本..是为能否制取一定物理机械性能和其它特殊性能的制品..主要取决于金属粉末的性能..从过程的实质来看;现有制粉方法大体上可归纳为两大类;即机械法和物理化学法..机械法是将原材料机械地粉碎;而化学成分基本上不发生变化；物理化学法是借助化学的或物理的作用;改变原材料的化学成分或聚集状态而获得粉末的..粉末的生产方法很多;从工业规模而言;应用最广泛的是还原法、雾化法和电解法；而气相沉积法和液相沉淀法在特殊应用时亦很重要..一机械研磨法固态金属的机械粉碎既是一种独立的制粉方法;又常作为某些制粉方法不可缺少的补充工序..因此;机械粉碎法在粉末生产中占有重要的地位机械研磨主要用来：粉碎脆性金属和合金;如锑、锰、铬、高碳铁、铁合金等以及研磨还原海绵状金属块或电解阴极沉积物；可以研磨经特殊处理后具有脆性的金属和合金;例如;研磨冷却处理后的铅以及加热处理后的锡；如钛经氢化处理后;进行研磨;最后脱氢可以制取细粒度的高纯钛粉下面主要以球磨为例讨论机械研磨的规律..1 球磨机转速慢时;球和物料沿筒体上升至自然坡度角;然后滚下;称为泻落..这时物料的粉碎主要靠球的摩擦作用2 球磨机转速较高时;球在离心力的作用下;随着筒体上升至比第一种情况更高的点平衡;这时物料不仅靠球与球之间的摩擦作用;而主要靠球落下时的冲击作用而被粉碎;其效果最好继续增加球磨机的转速;当离心力超过球体的重力时;紧靠衬板的球不脱离筒壁而与筒体一起回转;此时物料的粉碎作用将停止..影响球磨的因素：1 球磨筒的转速；2 装球量在一定范围内增加装球量能提高研磨效率..在转速固定时;装球量过少;球在倾斜面上主要是滑动;使研磨效率降低；3 球料比;在研磨中还要注意球与料的比例..料太少;则球与球间碰撞加多;磨损太大；料过多;则磨削面积不够;不能很好磨细粉末;需要延长研磨时间;能量消耗增大..4 球的大小;球的大小对物料的粉碎有很大影响..如果球的直径小;球的质量轻;则对物料的冲击力弱；但球的直径太大;则装球的个数太少;因而撞击次数减少;磨削面积减小;也使球磨效率降低..5 研磨介质; 物料除了在空气介质中干磨外;还可在液体介质中进行湿磨;后者在硬质合金、金属陶瓷及特殊材料的研磨工艺中常被采用..二雾化法雾化法属于机械制粉法;直接击碎液体金属或合金而制得粉末的方法;应用较广泛;生产规模仅次于还原法..雾化法又称喷雾法;可以制取铅、锡、铝、锌、铜、镍、铁等金属粉末;也可制取黄铜、合金钢、高速钢、不锈钢等预合金粉末..制造过滤器用的青铜、不锈钢、镍的球形粉末目前几乎全是采用雾化法生产..雾化法包括：二流雾化法;水雾化；离心雾化法;分旋转圆盘；其他雾化法;如真空雾化、油雾化等..下面主要讨论气体雾化和水雾化;并简要介绍离心雾化法二流雾化法雾化过程原理：二流雾化法是用高速气流或高压水击碎金属液流的;而机械粉碎法是借机械作用破坏固体金属原子间的结合;所以雾化法只要克服液体金属原子间的键合力就能使之分散成粉末;因而雾化过程所需消耗的外力比机械粉碎法小得多..从能量消耗这一点来说;雾化法是一种简便的经济的粉末生产方法..根据雾化介质气体、水对金属液流作用的方式不同;雾化具有多种形式：平行喷射;气流与金属液流平行；垂直喷射;气流或水流与金属液流互呈垂直方向;这样喷制的粉末较粗;常用来喷制锌、铝粉；互成角度的喷射;气流或水流与金属液流呈一定角度;这种呈角度的喷射又有以下几种形式：V 型喷射、锥形喷射旋涡环形喷射..雾化过程是复杂的;影响因素很多;要综合考虑..显然;气流和金属液流的动力交互作用愈显着;雾化过程愈强烈..金属液流的破碎程度取决于气流的动能;特别是气流对金属液滴的相对速度以及金属液流的表面张力和运动粘度..一般来说;金属液流的表面张力、动粘度值是很小的;所以气流对金属液滴的相对速度是主要的因素影响雾化粉末性能的因素雾化介质类别的影响雾化介质分为气体和液体两类..气体可用空气和惰性气体氮、氩等;液体主要用水..不同的雾化介质对雾化粉末的化学成分、颗粒形状、结构有很大的影响..气体或水的压力的影响;实践证明;气体压力愈高;所得粉末愈细金属液流股直径的影响;当雾化压力与其他工艺参数不变时;金属液流股直径愈细;所得细粉末也愈多气体雾化法制取铜和铜合金粉工艺：气体雾化法制取铁粉工艺；水雾化法制取铁粉和合金钢粉的工艺..三还原法还原金属氧化物及盐类以生产金属粉末是一种应用最广泛的制粉方法..特别是直接使用矿石以及冶金工业废料如轧钢铁鳞作原料时;还原法最为经济..实践证明：用固体碳还原;不仅可以制取铁粉;而且可以制取钨粉；用氢或分解氨还原;可以制取钨、钼、铁、铜、钴、镍等粉末；用转化天然气作还原剂;可以制取铁粉等；用钠、钙、镁等金属作还原剂;可制取钽、铌、钛、锆、钍、铀等稀有金属粉末..归纳起来;不但还原剂可呈固态、气态以至液态;而被还原物料除固态外;还可以是气相和液相..以碳还原法为例碳还原铁氧化物的基本原理：铁氧化物的还原过程是分阶段进行的;即从高价氧化铁到低价氧化铁;最后转变成金属..固体碳还原金属氧化物的过程通常称为直接还原..影响还原过程和铁粉质量的因素研究铁氧化物还原的基本原理就是为了了解其实质和影响还原过程的内外在因素;以便在生产上控制这些因素;来提高还原速度和铁粉的质量..下面讨论这些因素的影响1 原料中杂质的影响;原料中杂质的含量超过一定限度后;不仅还原时间延长;并且使还原不完全;铁粉中含铁量降低；原料粒度的影响..多相反应与界面有关;原料粒度愈细;界面的面积愈大;因而促进反应的进行 2 固体碳还原剂：木炭的还原能力最强;其次是焦炭;而无烟煤则较差..固体碳还原剂用量的影响在一定的还原条件下;固体碳还原剂的消耗量主要根据氧化铁的含氧量而定..如果还原温度变了;气相组成也随之改变;则固体碳的消耗量也会变化..3 还原工艺条件在还原过程中;如其他条件不变;还原温度和还原时间又互相影响..实践证明;随着还原温度的提高;还原时间可以缩短.. 在还原温度一定时;料层厚度不同;还原时间也不同..4 添加剂：加入少量的固体还原剂于原料中;可以同时起疏松剂和辅助还原剂的作用..四电解法电解法在粉末生产中占有重要的地位;其生产规模在物理化学法中仅次于还原法..不过;电解法耗电较多;一般来说成本比还原粉、雾化粉高..因此;在粉末总产量中;电解粉所占的比重是较小的..电解制粉又可分为：水溶液电解、有机电解质电解、熔盐电解和液体金属阴极电解;其中用得较多的还是水溶液电解和熔盐电解;而熔盐电解主要用于制取一些稀有难熔金属粉末..下面主要讨论水溶液电解法;也简单介绍熔盐电解法..水溶液电解法可生产铜镍、铁、银、锡、铅、铬、锰等金属粉末..从所得粉末特性来看;电解法有一个提纯过程;因而所得粉末较纯；同时;由于电解晶粉末形状一般为树枝状;压制性包括压缩性和成形性较好；电解还可以控制粉末粒度;因而可以生产超细粉末..水溶液电解法制铜粉的工艺电解法制取铜粉的工艺条件大体有高电流密度和低电流密度两种方案;前者电能消耗大;但生产率较高..见右图流程五;检测性能方法比较常用的是筛分析法;筛分析的原理、装置;操作都很简单;应用也很广泛..筛分析适于以上的中等和粗粉末的分级和粒度测定..显微镜法、沉降分析、光散射法、光遮法等等..随着技术的进步;金属粉末的应用领域不断扩展;市场需求急剧增加;且呈现出向高纯、超细方向发展的趋势..。
装球量：球磨筒内磨球的数量。
球料比：磨球与磨料的质量比电流效率：一定电量电解出的产物的实际质量与通过同样电量理论上应电解出的产物质量之比，用公式表示为ηi=M/（qIt)×100%粒度分布：指不同粒径的的颗粒在粉末总质量中所占的百分数，可以用某种统计分布曲线或统计分布函数描述。
松装密度：粉末在规定条件下自然填充容器时，单位体积内粉末的质量，单位为g/cm3。
振实密度：在规定条件下，粉末受敲打或振动填充规定容器时单位体积的粉末质量。
单颗粒：晶粒或多晶粒聚集，粉末中能分开并独立存在的最小实体。
一次颗粒：最先形成的不可以独立存在的颗粒，它只有聚集成二次颗粒时才能独立存在。
二次颗粒：由两个以上的一次颗粒结合而又不易分离的能独立存在的聚集颗粒称为二次颗粒。
压缩性: 粉末被压紧的能力成形性: 粉末压制后，压坯保持既定形状的能力净压力：单元系烧结：纯金属、固定化学成分的化合物和均匀固溶体的粉末烧结体系，是一种简单形式的固相烧结。
多元系固相烧结：由两种以上组元（元素、化合物、合金、固溶体）在固相线以下烧结的过程。
气氛的碳势：某一含碳量的材料在某种气氛烧结时既不渗碳也不脱碳，以材料中碳含量表示气氛中的碳势。
活化烧结：系指能降低烧结活化能，是体系的烧结在较低的温度下以较快的速度进行，烧结体性能得以提高的烧结方法。
氢损值：金属粉末的试样在纯氢气中煅烧足够长时间，粉末中的氧被还原成了水蒸气，某些元素与氢气生成挥发性的化合物，与挥发性金属一同排除，测的试样粉末的相对质量损失，称为氢损。
液相烧结：烧结温度高于烧结体系低熔组分的熔点或共晶温度的多元系烧结过程，即烧结过程中出现液相的粉末烧结过程统称为液相烧结。
机械合金化是指金属或合金粉末在高能球磨机中通过粉末颗粒与磨球之间长时间激烈地冲击、碰撞，使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂，导致粉末颗粒中原子扩散，从而获得合金化粉末的一种粉末制备技术。
热等静压：把粉末压坯或把装入特制容器内的粉末体在等静高压容器内同时施以高温和高压，使粉末体被压制和烧结成致密的零件或材料的过程冷等静压：室温下，利用高压流体静压力直接作用在弹性模套内的粉末体的压制方法1、粉末制备的方法有哪些，各自的特点是什么？1 物理化学法1还原法：碳还原法（铁粉）气体（氢和一氧化碳）还原法（W,Mo,Fe,Ni,Cu,Co及其合金粉末）金属热还原法（Ta,Nb,Ti,Zr,Th,U）→SHS自蔓延高温合成。
