其他金属材料成型技术 压制前粉末的预处理 压制前粉末的预处理.doc

职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 PAGE 33 其他金属材料成型技术课程 职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 其他金属材料成型技术课程 压制前粉末的预处理 制作人：孙慧 淮遵科 陕西工业职业技术学院 一、还原退火 由于最终产品性能的需要或者改善成形过程的要求，粉末原料在成形前都要经过一些预处理，包括：粉末退火、筛分、混合、制粒、加润滑剂、成形剂。 1. 碳还原铁氧化物生产工艺 用碳还原法制取铁粉的工艺流程如下：铁精矿（或轧钢铁鳞）→烘干→磁选→球磨粉碎→筛分→装罐→进入一次还原炉→海绵铁→清刷→粗、中破碎→细破碎→筛分→磁选→二次还原炉→解碎→磁选→筛分→分级→混料→包装→计量→成品，如图1所示。发生的一次还原如下： 3 Fe2O3 ＋ CO ＝ 2Fe3O4 ＋ CO2 Fe3O4 ＋ CO ＝ 3FeO ＋ CO2 FeO ＋ CO ＝ Fe ＋ CO2 一次还原后的海绵铁径破碎、筛分、磁选便可以获得铁粉，但此时的海绵铁可能还有未被充分还原的铁的氧化物和残留的还原剂，所以，需要进行二次还原，又称为还原退火，目的是：使还原铁粉充分还原脱氧；使还原铁粉充分脱碳，把碳含量从0.4%-0.2%降低到0.25%-0.5%之间；消除海绵铁在粉碎过程中的加工硬化，提高铁粉的塑性，改善铁粉的压制性能。二次还原是用H2或分解氨进行还原，第一阶段发生脱氧反应： 2H2+O2=2H2O 第二阶段发生脱碳反应： C+H2O=CO+H2 二次还原可总结为“干氢脱氧，湿氢脱碳”。 图1 碳还原铁氧化物生产工艺 2. 还原退火的应用及作用 用还原法、机械研磨法、电解法、喷雾法以及羰基离解法所制取的粉末，通常都要进行退火处理。作用如下： ① 充分还原氧化物、降低碳和其他杂质的含量，提高纯度； ② 消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶体结构，改善粉末的压制性能； ③ 钝化粉末，使细粉末适度变粗，或形成氧化薄膜，防止粉末自燃。 （1）退火温度 还原退火的温度一般高于回复-再结晶温度（粉末熔点的0.5～0.6倍）： 电解铜粉的退火温度约为300℃；电解铁粉或电解镍粉约为700 ℃，不能超过900 ℃。 （2）退火气氛 退火气氛采用还原性气氛。还原金属氧化物时，采用还原性气氛CO；脱氧、脱碳时，采用还原性气氛H2和分解氨；清除杂质、提高粉末纯度时，采用真空退火；消除粉末的加工硬化，改善粉末的压制性能，钝化粉末，防止粉末自燃时，采用惰性气氛。 二、筛分 筛分的目的是把颗粒大小不同的原始粉末进行分级。通常用标准筛网或振动筛进行筛分，而对于钨钼等难熔金属的细粉或者超细粉则使用空气分级的方法。 1. 筛分析 （1）粒度测量步骤 ① 将套筛从粗到细自上而下叠在一起； ② 在最底层加一个筛底，最顶层加一个盖； ③ 将100g样品放在最上面的筛子中； ④ 将套筛固定在振筛机上； ⑤ 振筛机使筛子在水平和垂直两个方向振动； ⑥ 振动筛子15min； ⑦ 最后称出每个筛子内及筛底的粉末重量。 图2 粉末筛分分级 （2）筛分仪 图3 振动筛分仪结构图 图4 振动筛分仪原理图 筛分析设备中有不同目数的套筛，可将不同粒度的粉末进行筛分。目数是指网孔数量/每平方英寸，而实际的筛子网孔大小由筛子的目数和筛网丝的直径来确定。 范例：－100＋150目的粉末，表示通过100目但留在150目筛网上的粉末。 表1 用于金属粉末的套筛 （3）粒度分布 铁粉和铜粉，粒度分布相当宽，通常在10—180μm，常常使用粒度的对称分布；难熔金属粉末，粒度分布较窄，通常在1—6μm，使用粒度的线性分布。 粒度分布广，制品密度愈高，性能愈好，尤其是边角强度。 2. 气体透过法 气体流过粉末床的透过率（或受到的阻力）与粉末的粗细或比表面的大小有关：粉末越细，比表面越大，对气体的阻力也越大，单位时间内透过单位面积粉末床的气体流量越少，因此，根据透过率（或流量）与粉末比表面的定量关系，就可以通过测量透过率（或流量）而得到粉末的比表面。 费氏粒度仪可用于测量给定压力下，单位时间内流过给定横截面积和高度的粉末床的空气体积，再由粉末床的透过性和孔隙度推算出粉末的比表面，由透过性得出的比表面是粉末颗粒的外边面，不包括颗粒内孔便面积。费氏法测定的粒度范围为亚筛级的粉末(通常小于50μm)，用于普通机械筛分法不能筛分的粉末，对于钨、钼等难熔金属的细粉或者超细粉使用此方法。费氏粒度测量步骤如下： 粉末装入样品管，样品管装在空气流过的路线上，使干燥的空气在恒定压力下流过粉末床； 流动速率确定仪器压力计的液面位置； 当液面位置稳定时，用与压力计液面对齐