[发明专利]制备金属粉末的方法

说明书

本发明涉及一种制备金属粉末的方法，具体说来涉及一种制备粒度分布窄的细微和球状的金属粉末。

制备金属粉末有好几种方法，其中之一是公知的雾化方法，它是一种把冷却介质(或雾化介质)吹送向熔融金属流以有效制备金属粉末的方法。雾化方法通常被分类为使用气体冷却介质的气体雾化方法和使用液体冷却介质的液体雾化方法。

气体雾化方法例如已知的利用在美国专利1,659,291和美国专利3,235,783中公开的喷嘴进行雾化的方法。但根据该气体雾化方法不能观察从喷嘴排出的气体射流，利用Schlieren照相术观察证明气体射流的流动单调膨胀。据认为气体射流是一个可压缩的流体，在从喷嘴喷出后绝热膨胀。因为绝热膨胀使得气体射流的能量密度急剧降低，很难通过气体雾化方法有效获得细微的金属粉末。这样制备的金属粉末具有宽的粒度分布。另外，气体喷射方法还存在另一个问题，空气可能卷入要吹送熔融金属的气体射流。

然而，用作冷却介质的气体具有相对低的冷却能力，这样被气体射流分散的熔融金属滴可以在自身变成球形后固化。因此，根据该气体雾化方法制备的金属粉末通常是球形的。

在上述美国专利1,659,291和美国专利3,235,783中公开的喷嘴有一个在喷嘴切线方向的气体入口和在喷嘴中的叶片，以把排出的气体射流导引到与喷嘴中央的倾向相近的方向。据认为该倾向能避免气体卷入气体射流中，这样熔融金属就不能被向上吹送。

另一方面，已经公知的液体雾化方法如其特征在于液体射流在一条线中会聚的V-射流型液体雾化方法(如图11(a)或图11(b)所示)，其特征在于液体射流在一个点会聚的圆锥-射流型液体雾化方法(如图11(c)所示)，其特征在于从铅笔射流型喷嘴部分14排出的液体射流在一点会聚的铅笔-射流型液体雾化方法(如图11(d)所示)。

因为在液体雾化方法中使用的冷却介质是一种不能被压缩的流体，用来分散熔融金属流6的液体射流的能量密度比气体射流的大得多。因此，液体雾化金属粉末比气体雾化金属粉末细微得多。

然而，现有技术的液体雾化方法存在一个问题，液体射流在一条线或一个点会聚或碰撞。因此，在固化之前分散的熔融金属滴就必须在焦点附近浓缩，并剧烈穿过液体射流，从而被突然冷却。因此分散的熔融金属滴以簇的形式彼此接触和粘附到一起，这样获得的金属粉末就具有不规则的形状和包括粗金属粉末的宽的粒度分布。

因此，如果所需的金属粉末具有球状外形和窄的粒度分布，必须加之以另外的分离或机械处理，因而提高了制造成本。

在液体雾化方法中有几个解决上述问题的改进方法。

一种改进方法是使仰角较小的V-射流或圆锥射流会聚，从而降低液体射流的碰撞能量，从而降低分散的金属滴的变形。然而实际上获得的金属粉末并不具有球状外形。并且，因为这一改进方法使得喷嘴和焦点之间的距离加大，就会损失大量的能量，这样所获得的粗粒金属粉末就具有较宽的粒度分布。

在日本专利No.552,253(日本专利公开号No.43-6,389)，日本专利公开号3-55,522和日本专利公开号2-56,403中公开了几种圆锥射流型液体雾化的改进方法。根据公开在日本专利号2-56,403的发明，把冷却介质以喷嘴的切线或法线方向导入来排出液体射流。假如排出的液体存在成孔的情况，只能制备出粗粒的金属粉末。

在日本专利公开号No.53-16,390公开了另一种改进方法，在底面提供了一个用来制造液体射流湍流的排管以提高分散熔融金属流的效率。根据本改进方法，熔融金属流与湍流液体射流剧烈接触以制备细微的金属粉末，但金属粉末不是球形的。

在日本公开专利公开号No.1-123,012公开了一种涡旋型的环形喷嘴，以双曲面层的形式排出环绕熔融金属流的冷却介质。从用来分散的环形喷嘴排出液体射流以连续削去经过双曲面层收缩部分的熔融金属流的外周。因此，该喷嘴能防止分散的熔融金属滴彼此粘附，从而制备出细微的球状的金属粉末。然而，因为分散熔融金属流的效率非常低，一部分熔融金属流就不被分散经过双曲面层的收缩部分以至于产生粗粒的金属粉末。因此，就不能真正地通过在日本未公开专利公开号No.1-123,012公开的圆形喷嘴制备粒度分布窄的金属粉末。

本发明的目的是提供一种有效制备较细微和更具有球形形状的金属粉末，其粒径分布比现有金属中的液体雾化方法制备的金属粉末窄。