[发明专利]一种水雾化制备铝粉及铝合金粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金领域，涉及采用水雾化制备铝粉及铝合金粉的方法。

背景技术

铝粉是一种重要的工业原料，广泛应用于金属闪光涂料、固体火箭推进器、导电涂料以及粉末冶金行业等。目前国内外厂家生产铝粉时，均是采用气雾化的方式生产，所用的气体一般是氮气、氩气等惰性气体进行雾化。采用气雾化制备铝粉的主要缺点有：一，冷却速度较低，一般气雾化的冷却速度为10²-10³K/s；二，气雾化难以制备超细粉末，采用气雾化制备的铝粉的粒度一般较粗，难以制备5μm以下的超细铝粉；三，气雾化的成本相对较高。

采用水雾化技术可以制备出超细金属粉末，并且成本较低，目前主要用于制备铁粉等活性较低的粉末。水雾化技术没有应用于铝粉以及铝合金粉的制备，其主要原因有：一，铝粉的活性较高，易于水发生反应产生氢气，容易产生爆炸的危险；二，水雾化过程中，铝粉与水的反应难以控制，会使铝粉产生剧烈氧化，影响制备出的铝粉的活性。本发明采用水雾化制备超细铝粉以及铝合金粉，通过添加抑制剂控制铝粉与水的反应，以减少氢气的产生，提高铝粉的活性，实现水雾化铝粉的工业化生产。其优势在于：一，冷却速度高，其冷却速度可以达到2×10⁴-2×10⁶K/s；二，制取的铝粉粒度细，活性高；三，相对于气雾化，其成本更低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水雾化制备铝粉以及铝合金粉的方法，以填补国内水雾化铝粉技术的空白，实现水雾化铝粉及铝合金粉的工业化生产。

本发明的主要方案如下：

1)按照所需铝粉或者铝合金粉的成分要求，将纯铝锭以及其他所需合金按照一定比例加入到熔化坩埚内，并使得熔化后的体积不得超过坩埚容积的三分之二。

2)开启加热系统加热熔化铝锭，使熔体的温度保持在700-1100℃，并保温30-60min。同时加热导流坩埚。

3)将熔融的铝液倒入导流坩埚中，使其沿导流坩埚底部的导流管连续流出。

4)打开高压水泵，使添加有抑制剂的高压水流沿雾化室顶部的喷嘴喷出，雾化铝液并得到铝粉。

5)对得到的铝粉进行离心干燥和真空干燥，将干燥后的铝粉收集并筛分即可。

其中，步骤1中，所熔炼的铝可以为纯铝，也可以添加其他合金元素比如Cu、Mg、Si、Zn、Fe、Co、Ni、Ti、V等中的一种或者几种，形成各种不同成分的铝合金。

步骤4中，高压水流的压力为2-16MPa。

步骤4中，所添加的抑制剂为醋酸或者草酸，以控制其pH为4.0-5.0。

步骤4中，控制水温在10-40℃之间。

本发明的优点在于：一，添加抑制剂，使得雾化介质的pH为4.0，降低铝和水的反应，减少氢气的产生，保证生产安全；同时在pH为4.0时，铝粉表面迅速生成一层致密的氧化物薄膜，阻止铝粉的继续氧化，提高铝粉的活性。二，水雾化冷却速度更快，制备出的粉末的比表面积更大；同时更快的冷却速度可以大大提高合金元素的过饱和固溶度，生产出铸造法难以制备的铝合金。三，水雾化生产的铝粉粉末粒度更加细小。四，水雾化制备铝粉的成本要远远低于气雾化。

具体实施方式

实施例1：水雾化制备超细纯铝粉

1)将高纯铝锭加入到导流坩埚内，并使得熔化后的体积不得超过坩埚容积的三分之二。

2)开启加热系统加热熔化铝锭，使熔体的温度保持在800℃，并保温30min。同时加热导流坩埚。

3)将熔融的纯铝液倒入导流坩埚中，使其沿导流坩埚底部的导流管连续流出。

4)打开高压水泵，控制高压水流的压力为5MPa，使添加有抑制剂的pH为4.0的高压水流沿雾化室顶部的喷嘴喷出，雾化铝液并得到超细纯铝粉。

5)对得到的纯铝粉进行离心干燥和真空干燥，将干燥后的纯铝粉收集并筛分即可。

实施例2：水雾化制备2024铝合金粉

1)将纯铝锭加入到导流坩埚内，并按照Cu和Mg的质量分数分别为4.8％和1.8％的比例添加铜和镁，并使得熔化后的体积不得超过坩埚容积的三分之二。

2)开启加热系统加热熔化铝锭，使熔体的温度保持在900℃，并保温40min。同时加热导流坩埚。

3)将熔融的铝合金液倒入导流坩埚中，使其沿导流坩埚底部的导流管连续流出。

4)打开高压水泵，控制高压水流的压力为10MPa，使添加有抑制剂的pH为4.5的高压水流沿雾化室顶部的喷嘴喷出，雾化铝合金液并得到2024铝合金粉末。