專(zhuān)利名稱(chēng)：一種金屬粉末的防氧化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于防止金屬粉末或者合金粉末或者假合金粉末氧化的防氧化劑。
金屬粉末是粉末冶金、金剛石工具以及硬質(zhì)合金等領(lǐng)域采用的基礎(chǔ)原料。由于金屬粉末的比表面積較大，造成金屬粉末具有較強(qiáng)的氧化活性，而且隨金屬粒度的減小，其氧化活性增大。對(duì)一些較為活潑的金屬，其粒度達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)在空氣中發(fā)生自燃甚至爆炸。既使對(duì)一些較為穩(wěn)定金屬粉末，如銅粉在粒度達(dá)一定程度后，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)期貯存或在生產(chǎn)過(guò)程中的洗滌工藝中也會(huì)發(fā)生氧化。為克服金屬粉末的氧化，現(xiàn)有技術(shù)中采用一些助劑處理金屬粉末，以抑制金屬粉末的氧化。如前蘇聯(lián)用硅酸鈉對(duì)電解銅粉進(jìn)行處理，或者用鉻酸鹽對(duì)銅粉處理，或者采用含少量氧氣的氮?dú)鈱?duì)銅粉進(jìn)行緩慢處理使銅粉表面生成氧化亞銅保護(hù)膜。我國(guó)國(guó)內(nèi)也有采用肥皂對(duì)銅粉進(jìn)行處理的報(bào)道。此外用8-羥基喹啉對(duì)鋁粉處理可以獲得較好的效果，也有采用巰基苯基4氮唑(PMTA)或苯丙三氮唑(BTA)處理金屬粉末。但用現(xiàn)有技術(shù)處理金屬粉末以提高粉末抗氧化性時(shí)有如下不足1、通用性差，多數(shù)試劑僅能適用特定的金屬粉末，如8-羥基喹啉只能用于處理鋁粉，而對(duì)于其它的金屬粉末或合金粉末，其防氧化的效果較差；2、多數(shù)助劑防氧化效果不佳。如采用肥皂對(duì)電解銅粉處理后，銅粉的抗氧化時(shí)間很短，經(jīng)肥皂處理的銅粉只能保證六個(gè)月；另外一些助劑在使用中對(duì)環(huán)境濕度的要求嚴(yán)格，只能夠在干燥空氣中儲(chǔ)存，當(dāng)儲(chǔ)存環(huán)境潮濕或在腐蝕性氣氛下助劑的抗氧化效果明顯減弱；如采用苯丙三氮唑(BTA)處理金屬粉末后在酸度較高時(shí)防氧化作用急劇減低，特別是用苯丙三氮唑(BTA)處理電解銅粉，在后期的脫水工藝中即會(huì)發(fā)生粉末表面發(fā)黑的氧化現(xiàn)象。這些均對(duì)粉末的較長(zhǎng)期儲(chǔ)存極為不利；3、有些助劑本身含有有害元素，如巰基苯基4氮唑(PMTA)因含有巰基，會(huì)使產(chǎn)品中的硫含量增高，給產(chǎn)品的性能帶來(lái)影響；又如用硅酸鹽處理粉末，既會(huì)造成產(chǎn)品強(qiáng)度減低，又會(huì)給后續(xù)工藝帶來(lái)諸多不利因素；
4、現(xiàn)有抗氧化助劑，其控制條件十分苛刻，控制范圍很窄，而且需要在特定的條件下，如必須在堿性條件下才能在金屬表面產(chǎn)生防氧化的膜，而當(dāng)粉在酸性條件下則難以有較好的效果；5、一些助劑，如鉻酸鹽類(lèi)助劑，有致癌作用，使用中有環(huán)境問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是提供一類(lèi)新型的粉末，包括金屬粉末和合金粉末以及假合金粉末，的防氧化助劑，這類(lèi)助劑的適用范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)，經(jīng)這類(lèi)助劑處理的粉末可以在堿性、中性和酸性條件下均產(chǎn)生較好的抗氧化作用，而且這類(lèi)助劑既可以單獨(dú)使用，也可以相互或與現(xiàn)有技術(shù)中的多數(shù)助劑組合使用。
本發(fā)明的助劑是植酸和植酸鹽(這里的植酸鹽是指植酸的鈉、鉀、銨鹽)，或者用植酸與植酸鹽以任意比例混合，或者植酸與現(xiàn)有技術(shù)中的任一類(lèi)粉末金屬抗氧化助劑以任意比例混合構(gòu)成；或者是用植酸鹽與現(xiàn)有技術(shù)中的任一類(lèi)粉末金屬抗氧化助劑以任意比例混合構(gòu)成；或者用植酸、植酸鹽以及現(xiàn)有技術(shù)中任一類(lèi)粉末金屬抗氧化劑以任意比例混合后使用的。本發(fā)明使用時(shí)可以如同現(xiàn)有抗氧劑使用方法，也就是將本發(fā)明所公開(kāi)的抗氧化助劑以0.05％(重量百分比，以下相同)至60％的比例溶水或甲醇、乙醇、丙酮等有機(jī)溶液中，再將經(jīng)霧化后的金屬粉末置入該溶液中浸泡并充分?jǐn)嚢?，即可完成?duì)金屬粉末的抗氧化處理。
本發(fā)明的助劑使用方法還可以是將所述的抗氧化助劑以0.5％至60％溶于水中，再用該溶液直接作為金屬霧化用水直接進(jìn)行金屬粉末的水霧化，在金屬霧化的同時(shí)完成對(duì)金屬粉末的抗氧化處理；或者，將本發(fā)明所公開(kāi)的抗氧化助劑以0.05％至60％的比例溶水中，再將該溶液注入磨粉機(jī)，如球磨機(jī)或其它類(lèi)型的濕磨粉碎制粉設(shè)備內(nèi)進(jìn)行金屬粉末的濕磨，在磨碎金屬粉末的同時(shí)完成對(duì)金屬粉末的抗氧化處理。
本發(fā)明使用中用含有本發(fā)明助劑的水溶液處理金屬粉末的時(shí)間可隨水溶液中所加入的助劑量改變，一般來(lái)講，當(dāng)加入的助劑量增多時(shí)可以適當(dāng)減少處理時(shí)間。
本發(fā)明的助劑在于金屬粉末接觸后，可在金屬粉末顆粒的表面生成一種致密、性能穩(wěn)定的多齒螯合物，而且這種螯合物即使在強(qiáng)酸環(huán)境下也能夠形成，所形成的多齒螯合物使金屬顆粒與外界相隔離，阻止氧對(duì)金屬粉末的氧化作用，起到對(duì)金屬粉末的抗氧化效果。另外還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對(duì)于部分已發(fā)生輕度氧化的金屬粉末，如銅及銅合金粉，用本發(fā)明植酸試劑處理時(shí)還可以明顯減輕已發(fā)生的金屬粉末的氧化現(xiàn)象。
本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的通用性極廣，可適用各種金屬粉末，如銅、鎳、鈷及合金粉等；2、采用本發(fā)明的防氧化劑，其抗氧化效果極佳，后述實(shí)施例所給出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用本發(fā)明的抗氧化劑后，粉末的抗氧化性相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)有明顯的提高；3、本發(fā)明的助劑中不存在有害元素，因此也不存在現(xiàn)有技術(shù)對(duì)粉末制品性能和工藝的影響；4、本發(fā)明的抗氧化助劑，其使用和控制條件無(wú)特殊要求，既可以在中性條件下使用，也可以在酸性或堿性條件下使用，對(duì)金屬粉末進(jìn)行處理時(shí)的溫度范圍也非常寬，其溫度可以是溶入溶劑的凝固點(diǎn)以上至沸點(diǎn)溫度；5、使用本發(fā)明的抗氧化助劑，沒(méi)有環(huán)境問(wèn)題；6、本發(fā)明的抗氧化助劑的使用方法極其方便簡(jiǎn)單，也不需要對(duì)粉末做任何特殊處理；7、使用本發(fā)明后，附著于金屬粉末表面的助劑可以很容易地在后續(xù)工藝中去除，不會(huì)影響金屬份末后續(xù)加工和使用；8、用本發(fā)明的助劑植酸和方法處理部分已發(fā)生表面氧化的金屬粉末后不僅可以阻止粉末繼續(xù)氧化，而且可以去除已產(chǎn)生的氧化膜；9、對(duì)一些在磨制粉工藝中極易發(fā)生燃燒的金屬材料采用本發(fā)明后，在一定情況下可以避免在磨粉工藝中發(fā)生燃燒。
以下提供本發(fā)明的抗氧化助劑的幾個(gè)實(shí)施例、其使用方法和使用效果。在下述的實(shí)施例中金屬粉末的含氧量分析是采用GB 4164-84標(biāo)準(zhǔn)所提供的方法測(cè)定。
實(shí)施例1取植酸按0.05％的比例溶入水中，溶液在10～80℃時(shí)將40微米的電解濕銅粉(注濕銅粉所帶的液體中含硫酸0.5％)放入溶液中(處理)2小時(shí)，期間進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，然后將銅粉從溶液中分離出來(lái)，再用水洗滌至pH值為7時(shí)，將粉末離心干燥。此時(shí)粉末未見(jiàn)變色。將粉末在80℃的空氣環(huán)境下烘干2小時(shí)后，粉末仍呈現(xiàn)金屬光澤，經(jīng)檢測(cè)粉末含氧量為0.10％。
當(dāng)采用60％濃度的植酸水溶液處理同樣的銅粉時(shí)，處理時(shí)間可以明顯減小，約數(shù)十分鐘即可處理完畢，其抗氧化效果與前述相同。
將經(jīng)上述處理的銅粉在氣壓650mmHg條件下放置3年時(shí)間后，未發(fā)現(xiàn)粉末表面有明顯顏色變化。
為與經(jīng)本發(fā)明的抗氧化助劑進(jìn)行對(duì)比，取同樣的銅粉在同樣的條件下放置3年后粉末表面明顯呈現(xiàn)發(fā)生氧化的黑色。
在另一試驗(yàn)中，將經(jīng)實(shí)施例1處理后的銅粉，在含1％含量硫酸的條件下于60℃溫度下保持6小時(shí)，然后再將銅粉洗滌至pH值為7時(shí)粉末仍具有銅的本色，經(jīng)離心、烘干后測(cè)定含氧量為0.08％，可以認(rèn)為銅粉含氧量仍在分析誤差范圍內(nèi)，基本上沒(méi)有破壞。
未經(jīng)處理的銅份在含1％含量硫酸的條件下于60℃溫度下保持6小時(shí)后，銅粉已經(jīng)顯著發(fā)黑，完全失去銅本身的金屬色澤。
如用苯丙三氮唑(BTA)處理同樣的銅粉后，再進(jìn)行洗滌，至pH為4～5時(shí)粉末表面已經(jīng)發(fā)黑，再加入還原劑焦性沒(méi)食子酸處理40分鐘后，再用苯丙三氮唑(BTA)處理2小時(shí)后，再進(jìn)行洗滌至控制終點(diǎn)，經(jīng)真空干燥后測(cè)得粉末含氧量為0.2％。
實(shí)施例2取植酸按0.05％的比例溶入水中，溶液在10～80℃時(shí)將75微米的還原鈷粉粉置入其中，處理2小時(shí)(事先測(cè)得鈷粉含氧量為0.3％)，期間應(yīng)進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁缓髮⑩挿蹚娜芤褐蟹蛛x出來(lái)，再用水洗滌至pH值為7時(shí)，將粉末離心干燥。此時(shí)粉末未見(jiàn)變色。將粉末在80℃的空氣環(huán)境下烘干2小時(shí)后，粉末仍呈現(xiàn)灰色光澤，經(jīng)檢測(cè)粉末含氧量為0.20％。
與實(shí)施例1相同，當(dāng)采用60％濃度的植酸水溶液處理同樣的鈷粉時(shí)，處理時(shí)間可以明顯減小，僅需用半小時(shí)的處理時(shí)間即可完成對(duì)鈷粉的抗氧化處理，其抗氧化效果相同。
實(shí)施例3在75微米的還原鈷粉中加入含有微量鹽酸的水溶液中。取植酸按0.05％的比例溶入水中，在10～80℃時(shí)將經(jīng)前述處理的濕鈷粉置入其中，處理2小時(shí)(事先測(cè)得鈷粉含氧量為0.3％)，期間進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，然后將鈷粉從溶液中分離出來(lái)，再用水洗滌至pH值為7時(shí)，將粉末離心干燥。此時(shí)粉末未見(jiàn)變色。將粉末在80℃的空氣環(huán)境下烘干2小時(shí)后，粉末仍呈現(xiàn)金屬灰色光澤，經(jīng)檢測(cè)粉末含氧量為0.10％。
與實(shí)施例1相同，當(dāng)采用60％濃度的植酸水溶液處理同樣的鈷粉時(shí)，處理時(shí)間可以明顯減小，僅需用半小時(shí)的處理時(shí)間即可完成對(duì)鈷粉的抗氧化處理，其抗氧化效果相同。
實(shí)施例4用植酸鈉按實(shí)施例1的條件處理與實(shí)施例1相同的還原銅粉，所得結(jié)果與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例5取植酸和植酸鉀按1比1的比例混合，再以60％濃度溶入水中，并在該溶液中溶入0.5％的硫酸，溶液在10～80℃時(shí)將75微米的已經(jīng)發(fā)生表面氧化的6-6-3青銅粉放入溶液中(處理)2小時(shí)(事先測(cè)得粉末含氧量為0.8％)，將6-6-3青銅粉從溶液中分離出來(lái)后再用水洗滌至pH值為7時(shí)，將粉末離心干燥。此時(shí)粉末表面光亮。將粉末在80℃的空氣環(huán)境下烘干2小時(shí)后，粉末仍呈現(xiàn)金屬光澤，經(jīng)檢測(cè)粉末含氧量為0.10％。
將經(jīng)本實(shí)施例處理的青銅粉存放3年后，其外觀(guān)色澤未變，其含氧量為0.12％經(jīng)試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，如以植酸，或者植酸鈉，或者植酸鉀，或者植酸銨水溶液，或者用植酸與植酸鈉，或者用植酸與植酸鉀，或者用植酸銨與植酸的混合液在不同濃度的水溶液處理75微米的已經(jīng)發(fā)生表面氧化的6-6-3青銅粉，有與實(shí)施例5相同的結(jié)果發(fā)生。
實(shí)施例6將水合肼還原的銅-鎳粉混合粉末(其中含鎳量為30％)，在還原終點(diǎn)時(shí)將粉末過(guò)濾出來(lái)并放入含60％的植酸中處理2小時(shí)，然后洗滌至中性，烘干。測(cè)定粉末平均粒度為0.5微米(BET吸附法測(cè)定值)，粉末含氧量小于0.8％。而同樣粒度的INCO羰基粉末含氧量為1.0％。
實(shí)施例7用植酸∶植酸銨∶苯丙三氮唑(BTA)＝1∶1∶1溶于水中，在10～80℃時(shí)將40微米的電解濕銅粉(注濕銅粉所帶的液體中含硫酸0.5％)放入溶液中(處理)2小時(shí)，期間應(yīng)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，然后將銅粉從溶液中分離出來(lái)，再用水洗滌至pH值為7時(shí)，將粉末離心干燥。此時(shí)粉末未見(jiàn)變色。將粉末在80℃的空氣環(huán)境下烘干2小時(shí)后，粉末仍呈現(xiàn)金屬光澤，經(jīng)檢測(cè)粉末含氧量為0.10％。
實(shí)施例8
在0.5％的鹽酸介質(zhì)中將含0.2％的植酸和0.3％的植酸鈉水溶液加入置入球磨機(jī)內(nèi)，隨后，加入75微米的銅粉，進(jìn)行球磨，經(jīng)2小時(shí)后，將銅粉分離后洗滌，加熱至80℃后進(jìn)行烘干處理2.5小時(shí)，此進(jìn)銅粉未見(jiàn)變色，實(shí)測(cè)含氧量為0.15％。
在下表給出另外幾個(gè)不同處理?xiàng)l件及不同的助劑以及相應(yīng)效果的實(shí)施例，同時(shí)在該表中還給出用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行處理后的效果情況，在該表試驗(yàn)中儲(chǔ)存條件為室溫，650mmHg，在存儲(chǔ)時(shí)不采取任何防護(hù)措施。 注在上表中ZS-1為植酸，ZS-2為植酸鈉或者植酸鉀或者植酸銨。BAT為苯丙三氮唑
權(quán)利要求
1.一種用于防止金屬粉末氧化的防氧化劑，其特征是這種抗氧化劑為植酸。
2.一種用于防止金屬粉末氧化的防氧化劑，其特征是這種抗氧化劑為植酸鹽。
3.一種用于防止金屬粉末氧化的防氧化劑，其特征是這種抗氧化劑用植酸和植酸鹽以任意比例混合構(gòu)成。
4.一種用于防止金屬粉末氧化的防氧化劑，其特征是這種抗氧化劑用植酸與現(xiàn)有技術(shù)中的任一類(lèi)粉末抗氧化助劑以任意比例混合構(gòu)成。
5.一種用于防止金屬粉末氧化的防氧化劑，其特征是這種抗氧化劑用植酸鹽與現(xiàn)有技術(shù)中的任一類(lèi)抗氧化助劑以任意比例混合構(gòu)成。
6.一種用于防止金屬粉末氧化的防氧化劑，其特征是這種抗氧化劑用植酸、植酸鹽與現(xiàn)有技術(shù)中的任一類(lèi)抗氧化助劑以任意比例混合構(gòu)成。
7.權(quán)利要求1至6中的任一種抗氧化助劑的使用方法，其特征是將所述的抗氧化助劑以0.05％至60％的比例溶于水中，再用該溶液作為霧化用水進(jìn)行金屬粉末的水霧化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于防止金屬粉末或者合金粉末或者假合金粉末氧化的防氧化劑。本發(fā)明的助劑是植酸和植酸鹽;或者用植酸與植酸鹽以任意比例混合;或者植酸與現(xiàn)有技術(shù)中的任一類(lèi)粉末金屬抗氧化助劑以任意比例混合構(gòu)成;或者是用植酸鹽與現(xiàn)有技術(shù)中的任一類(lèi)粉末金屬抗氧化助劑以任意比例混合構(gòu)成;或者用植酸、植酸鹽以及現(xiàn)有技術(shù)中任一類(lèi)粉末金屬抗氧化劑以任意比例混合后使用的。
文檔編號(hào)B22F1/00GK1356189SQ0012810
公開(kāi)日2002年7月3日 申請(qǐng)日期2000年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月2日
發(fā)明者王有林, 景高年 申請(qǐng)人:王有林, 景高年