專利名稱：青銅包鐵復(fù)合粉及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬粉末及其制造方法，特別是一種復(fù)合金屬粉末及其制造方法。
(二)、背景技術(shù)目前，用于含油軸承、金剛石刀頭、摩擦材料等方面的金屬粉末主要采用的是銅粉、青銅粉或鐵粉，也有用前三個(gè)粉末中的兩種或全部混合在一起的混合金屬粉末，這些金屬粉末存在著如下不足1、銅粉、鐵粉是單質(zhì)金屬粉末，在使用過(guò)程中，極容易被氧化。
2、由銅粉、青銅粉及鐵粉構(gòu)成的混合金屬粉末松裝密度不一樣，混合時(shí)易出現(xiàn)偏析，偏析的結(jié)果必將嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。
3、銅粉、青銅粉的原材料成本非常高，其價(jià)格一般每噸在8萬(wàn)元人民幣左右。
由于上述的原因，致使用這些金屬粉末生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品價(jià)格很高，而且非常容易被氧化，氧化后的產(chǎn)品質(zhì)量很差，易損壞，使用壽命短。
為了解決上述問(wèn)題，有關(guān)技術(shù)人員研制出來(lái)了銅包鐵復(fù)合粉，該復(fù)合粉具有成本低的優(yōu)點(diǎn)，但卻存在粉末自身抗氧化性能差，雖然技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行了防氧化處理，但用該粉末在生產(chǎn)產(chǎn)品的過(guò)程中，其抗氧化性能又被破壞，使產(chǎn)品仍然容易被氧化。
因此，生產(chǎn)一種成本低廉、自身抗氧化性能好的金屬粉末具有廣闊的市場(chǎng)前景。銅合金具有自身抗氧化性能好的優(yōu)點(diǎn)，有關(guān)技術(shù)人員試圖用銅合金直接包覆在鐵粉顆粒的表面上，如在CN1180904C中公開(kāi)一種名稱為“粉末冶金用復(fù)合金屬粉末”的發(fā)明專利，它是在鐵粉上形成5重量％-75重量％的銅或者銅合金包覆層的粉末冶金用復(fù)合金屬粉末，其中作為原料粉的鐵粉中所含有的鈣含量≤0.06重量％，該復(fù)合金屬粉末中的鈣含量≤0.02重量％。該專利公開(kāi)了一種銅合金包鐵復(fù)合粉末，事實(shí)上，由于鐵與銅或銅合金彼此不互溶，鐵與銅或銅合金之間彼此不可能發(fā)生擴(kuò)散，因此，用物理的方式，直接把銅合金包覆于鐵粉顆粒上是根本行不通的。
(三)、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一個(gè)目的就是提供一種青銅包鐵復(fù)合粉，它不僅成本低廉，而且具有很強(qiáng)的自身抗氧化性能，屬無(wú)公害產(chǎn)品。
本發(fā)明的第二、三、四個(gè)目的就是提供一種生產(chǎn)上述目的的青銅包鐵復(fù)合粉的制造方法，該方法生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，無(wú)污染環(huán)境的廢物排放，屬無(wú)公害的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的第一個(gè)目的是通過(guò)這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它是在銅包鐵復(fù)合粉上形成銅錫合金包覆層的復(fù)合金屬粉末，其中，銅占所述復(fù)合金屬粉末總重量的5％-50％，錫占所述復(fù)合金屬粉末總重量的0.05％-10％，余量為鐵。
青銅就是銅錫合金。本發(fā)明所述的青銅包鐵復(fù)合粉是以鐵為核心、中間層為銅、外層為銅錫合金的三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合金屬粉末。按照現(xiàn)有的技術(shù)，直接將銅錫合金包覆在鐵粉顆粒上是行不通的，其原因在于銅、錫、銅錫合金均與鐵之間互不相溶，銅、錫、銅錫合金以物理方式既難于粘附在鐵粉顆粒上，也難于與鐵粉之間彼此擴(kuò)散，形成鐵銅合金、鐵錫合金或鐵銅錫合金。為了解決讓鐵粉被包覆于銅錫合金內(nèi)的技術(shù)難題，只能以化學(xué)方式在鐵粉表面上包覆一層銅膜，形成銅包鐵復(fù)合粉，銅包鐵復(fù)合粉的生產(chǎn)方法屬于現(xiàn)有的成熟技術(shù)，由于銅與錫、銅錫合金之間彼此互溶，因此，就可以采用物理方式將銅錫合金粉粘附于銅包鐵復(fù)合粉表面上，也可以將錫從外至內(nèi)地?cái)U(kuò)散于銅包鐵復(fù)合粉的銅膜中，使銅膜外層形成銅錫合金，內(nèi)層仍然是銅層，從而得到青銅包鐵復(fù)合粉。
由于銅錫合金自身具有較強(qiáng)的抗氧化性能，因此，所得到的青銅包鐵復(fù)合粉不需要再進(jìn)行抗氧化處理，就具有很好的抗氧化性能，用它生產(chǎn)的產(chǎn)品，抗氧化性能也得到顯著地提高。與青銅粉相比，由于青銅包鐵復(fù)合粉中主要以鐵為主要原料，不僅能夠保持青銅粉的物理性能，還具有鐵的強(qiáng)度的性能，并且顯著降低了制造成本。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是通過(guò)如下的步驟實(shí)現(xiàn)的(1)、在銅包鐵復(fù)合粉中加入所述比例的銅錫合金粉，充分混勻，然后送入帶還原、保護(hù)氣氛的還原爐內(nèi)進(jìn)行還原粘附，還原爐的爐內(nèi)溫度控制在400℃-800℃范圍內(nèi)，還原粘附的時(shí)間不少于30分鐘，使銅錫合金粉粘附于銅包鐵復(fù)合粉的表面上，形成銅錫合金包覆層，即青銅包鐵復(fù)合粉；含錫低于20％的銅錫合金的熔點(diǎn)在900℃-1083℃范圍內(nèi)，因此，在400℃-800℃范圍內(nèi)，還原爐內(nèi)的銅錫合金仍處于固態(tài)，銅錫合金與銅包鐵復(fù)合粉表面的銅的接觸面彼此互相擴(kuò)散，使銅錫合金粘附在銅包鐵復(fù)合粉的表面上。由于金屬粉末在生產(chǎn)或運(yùn)輸過(guò)程中，表面都會(huì)有不同程度的氧化，生成氧化物，帶有氧化物的金屬彼此很難粘附在一起，只有純凈的金屬表面在高溫作用下才能很好地粘附在一起。因此，將銅包鐵復(fù)合粉、銅錫合金粉混合后一起送入還原爐中的目的就是使金屬表面的氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，奪去氧化物中的氧，使金屬粉末的表面是純凈的，在相應(yīng)高溫作用下，使銅錫合金粉牢固地粘附在銅包鐵復(fù)合粉的表面上。
(2)、對(duì)還原粘附后生成的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行破碎、篩分；(3)、對(duì)篩分后的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行混粉、檢驗(yàn)、計(jì)量、包裝入庫(kù)。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是通過(guò)如下的步驟實(shí)現(xiàn)的(1)、在銅包鐵復(fù)合粉中加入所述比例的錫粉，充分混勻，然后送入帶還原、保護(hù)氣氛的還原爐內(nèi)進(jìn)行還原擴(kuò)散，還原爐的爐內(nèi)溫度控制在400℃-800℃范圍內(nèi)，還原擴(kuò)散的時(shí)間在30分鐘-120分鐘，使錫粉擴(kuò)散到銅包鐵復(fù)合粉的銅層中，使銅層形成外側(cè)是銅錫合金、內(nèi)側(cè)是銅的復(fù)合層，即青銅包鐵復(fù)合粉；由于錫的熔點(diǎn)是232℃，因此，在400℃-800℃溫度作用下，還原爐內(nèi)的錫處于液態(tài)，液態(tài)的錫從銅包鐵復(fù)合粉的銅膜表面由外向內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散，在30分鐘-120分鐘的時(shí)間內(nèi)，使銅膜外層形成銅錫合金，內(nèi)層仍然是銅，從而得到青銅包鐵復(fù)合粉。將銅包鐵復(fù)合粉、錫金粉混合后一起送入還原爐中的另一個(gè)作用就是使金屬表面的氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，奪去氧化物中的氧，使金屬粉末的表面是純凈的，在相應(yīng)高溫作用下，使錫粉更好地?cái)U(kuò)散到銅包鐵復(fù)合粉的銅膜中。
(2)、對(duì)還原擴(kuò)散后生成的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行破碎、篩分；(3)、對(duì)篩分后的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行混粉、檢驗(yàn)、計(jì)量、包裝入庫(kù)。
本發(fā)明的第四個(gè)目的是通過(guò)如下的步驟實(shí)現(xiàn)的(1)將硫酸銅和硫酸亞錫溶解，并將溶解的硫酸銅和硫酸亞錫溶液的PH值調(diào)至0.1～5；(2)在攪拌狀態(tài)下，迅速加入還原鐵粉，繼續(xù)攪拌1～10分鐘，化學(xué)置換反應(yīng)出的銅完全包覆在鐵粉顆粒的表面，即形成銅包鐵復(fù)合粉，置換反應(yīng)出的錫與銅包鐵復(fù)合粉混合在一起，形成金屬粉末混合物；(3)讓金屬粉末混合物與反應(yīng)液體分離，用清水洗滌金屬粉末混合物，使其無(wú)酸性為止；(4)經(jīng)洗滌后的金屬粉末混合物送至離心機(jī)進(jìn)行脫水，然后送入帶還原、保護(hù)氣氛的還原爐內(nèi)進(jìn)行烘干、還原擴(kuò)散，還原爐的爐內(nèi)溫度控制在400℃-800℃范圍內(nèi)，還原擴(kuò)散的時(shí)間在30分鐘-120分鐘，使錫粉擴(kuò)散到銅包鐵復(fù)合粉的銅層中，使銅層內(nèi)形成外側(cè)是銅錫合金包覆層和內(nèi)側(cè)是銅層的復(fù)合層，即青銅包鐵復(fù)合粉；(5)、對(duì)還原擴(kuò)散后生成的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行破碎、篩分；(6)、對(duì)篩分后的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行混粉、檢驗(yàn)、計(jì)量、包裝入庫(kù)。
本發(fā)明主要采用的是化學(xué)置換法，根據(jù)電化學(xué)原理，將還原鐵粉與、硫酸銅和硫酸亞錫溶液相混合，會(huì)發(fā)生如下的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)方程式如下Fe+CuSO4＝＝＝＝＝＝＝Cu+FeSO4Fe+SnSO4＝＝＝＝＝＝＝Sn+FeSO4在本方法中1、調(diào)節(jié)硫酸銅和硫酸亞錫溶液的PH值為0.1-5，使之呈酸性溶液，其作用是在硫酸銅和硫酸亞錫溶液與鐵粉相混合的過(guò)程中，由于酸性溶液的作用，鐵粉表面上的氧化物被腐蝕掉，使鐵粉表面更加純凈，讓置換出來(lái)的銅能迅速、均勻、牢固地包覆在鐵粉的表面上。
2、置換反應(yīng)出來(lái)的銅均勻、緊密地包覆在鐵粉的表面上，形成銅包鐵復(fù)合粉；置換反應(yīng)出來(lái)的錫不能粘附在鐵粉表面上，以錫原子的形式存在于溶液中，并與生成的銅包鐵復(fù)合粉混合在一起，構(gòu)成金屬粉末混合物。
3、將錫與銅包鐵復(fù)合粉的混合物送到還原爐的作用有如下三個(gè)(1)、在高溫作用下，對(duì)錫和銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行烘干。
(2)、在前面的步驟中，由于錫、銅包鐵復(fù)合粉均要與水、空氣接觸，其表面有不同程度的氧化而生成的氧化物，在還原爐內(nèi)，使金屬表面的氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，奪去氧化物中的氧，使金屬粉末的表面更加純凈。
(3)、由于錫的熔點(diǎn)232℃，因此，在400℃-800℃溫度作用下，還原爐內(nèi)的錫處于液態(tài)，液態(tài)的錫從銅包鐵復(fù)合粉的銅膜表面由外向內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散，在30分鐘-120分鐘的時(shí)間內(nèi)，使銅膜外層形成銅錫合金，內(nèi)層仍然是銅，從而得到青銅包鐵復(fù)合粉。由于錫是由化學(xué)反應(yīng)置換出來(lái)的，因此，錫的粒度極小，使擴(kuò)散效果更加顯著。
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的青銅包鐵復(fù)合粉具有成本低廉和很強(qiáng)的自身抗氧化性能，屬無(wú)公害產(chǎn)品，每噸生產(chǎn)成本在2.5萬(wàn)元人民幣，原料成本是青銅粉的三分之一。本發(fā)明生產(chǎn)青銅包鐵復(fù)合粉的方法具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，無(wú)污染環(huán)境的廢物排放，屬無(wú)公害的生產(chǎn)方法。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明是在銅包鐵復(fù)合粉上形成銅錫合金包覆層的復(fù)合金屬粉末，其中，銅占所述復(fù)合金屬粉末總重量的5％-50％，錫占所述復(fù)合金屬粉末總重量的0.05％-10％，余量為鐵。
青銅就是銅錫合金。本發(fā)明所述的青銅包鐵復(fù)合粉是以鐵為核心、中間層為銅、外層為銅錫合金的三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合金屬粉末。按照現(xiàn)有的技術(shù)，直接將銅錫合金包覆在鐵粉顆粒上是行不通的，其原因在于銅、錫、銅錫合金均與鐵之間互不相溶，銅、錫、銅錫合金以物理方式既難于粘附在鐵粉顆粒上，也難于與鐵粉之間彼此擴(kuò)散，形成鐵銅合金、鐵錫合金或鐵銅錫合金。為了解決讓鐵粉被包覆于銅錫合金內(nèi)的技術(shù)難題，只能以化學(xué)方式在鐵粉表面上包覆一層銅膜，形成銅包鐵復(fù)合粉，銅包鐵復(fù)合粉的生產(chǎn)方法屬于現(xiàn)有的成熟技術(shù)，由于銅與錫、銅錫合金之間彼此互溶，因此，就可以采用物理方式將銅錫合金粉粘附于銅包鐵復(fù)合粉表面上，也可以將錫從外至內(nèi)地?cái)U(kuò)散于銅包鐵復(fù)合粉的銅膜中，使銅膜外層形成銅錫合金，內(nèi)層仍然是銅層，從而得到青銅包鐵復(fù)合粉。
由于銅錫合金自身具有較強(qiáng)的抗氧化性能，因此，所得到的青銅包鐵復(fù)合粉不需要再進(jìn)行抗氧化處理，就具有很好的抗氧化性能，用它生產(chǎn)的產(chǎn)品，抗氧化性能也得到顯著地提高。與青銅粉相比，由于青銅包鐵復(fù)合粉中主要以鐵為主要原料，不僅能夠保持青銅粉的物理性能，還具有鐵的強(qiáng)度的性能，并且顯著降低了制造成本。
本發(fā)明所述的青銅包鐵復(fù)合粉是以鐵為核心、中間層為銅、外層為銅錫合金的三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合金屬粉末。銅與錫的比例可根據(jù)市場(chǎng)的需要進(jìn)行調(diào)配所述的復(fù)合金屬粉中，銅占總重量的5％，錫占總重量的0.05％-1％，其中，錫可以占復(fù)合金屬粉末總重量的0.05％，也可以占復(fù)合金屬粉末總重量的0.5％，還可以占復(fù)合金屬粉末總重量的1％。
所述的復(fù)合金屬粉中，銅占總重量的18％，錫占總重量的0.18％-3.6％，其中，錫可以占復(fù)合金屬粉末總重量的0.18％，也可以占復(fù)合金屬粉末總重量的1.8％，還可以占復(fù)合金屬粉末總重量的3.6％。銅占總重量的18％-22％、錫占總重量的1.8％-2.2％、余量為鐵的組合是優(yōu)選方案，最佳方案是銅占總重的18％、錫占總重量的2％、余量為鐵。
所述的復(fù)合金屬粉中，銅占總重量的50％，錫占總重量的0.5％-10％，其中，錫可以占復(fù)合金屬粉末總重量的0.5％，也可以占復(fù)合金屬粉末總重量的5％，還可以占復(fù)合金屬粉末總重量的10％。
本發(fā)明的青銅包鐵復(fù)合粉的第一種制造方法是按如下步驟進(jìn)行的(1)、在銅包鐵復(fù)合粉中加入所述比例的銅錫合金粉，充分混勻，然后送入帶還原、保護(hù)氣氛的還原爐內(nèi)進(jìn)行還原粘附，還原爐的爐內(nèi)溫度控制在400℃-800℃范圍內(nèi)，還原粘附的時(shí)間不少于30分鐘，使銅錫合金粉粘附于銅包鐵復(fù)合粉的表面上，形成銅錫合金包覆層，即青銅包鐵復(fù)合粉；含錫低于20％的銅錫合金的熔點(diǎn)在900℃-1083℃范圍內(nèi)，因此，在400℃-800℃范圍內(nèi)，還原爐內(nèi)的銅錫合金仍處于固態(tài)，銅錫合金與銅包鐵復(fù)合粉表面的銅的接觸面彼此互相擴(kuò)散，使銅錫合金粘附在銅包鐵復(fù)合粉的表面上。由于金屬粉末在生產(chǎn)或運(yùn)輸過(guò)程中，表面都會(huì)有不同程度的氧化，生成氧化物，帶有氧化物的金屬彼此很難粘附在一起，只有純凈的金屬表面在高溫作用下才能很好地粘附在一起。因此，將銅包鐵復(fù)合粉、銅錫合金粉混合后一起送入還原爐中的目的就是使金屬表面的氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，奪去氧化物中的氧，使金屬粉末的表面是純凈的，在相應(yīng)高溫作用下，使銅錫合金粉牢固地粘附在銅包鐵復(fù)合粉的表面上。
(2)、對(duì)還原粘附后生成的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行破碎、篩分；(3)、對(duì)篩分后的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行混粉、檢驗(yàn)、計(jì)量、包裝入庫(kù)。
上述方法中，為了提高生產(chǎn)產(chǎn)品的效果，使銅錫合金粉更好地包覆于銅包鐵復(fù)合粉上，銅錫合金粉的粒度小于銅包鐵覆合粉的粒度，至少使銅錫合粉能夠包覆于銅包鐵復(fù)合粉的表面上。銅包鐵復(fù)合粉的粒度可以在80目以下，銅錫合金粉的粒度比銅包鐵復(fù)合粉的粒度小100目。銅包鐵復(fù)合粉的粒度最好小于100目，銅錫合金粉的粒度最好小于300目。
本發(fā)明的青銅包鐵復(fù)合粉的第二種制造方法是按如下步驟進(jìn)行的(1)、在銅包鐵復(fù)合粉中加入所述比例的錫粉，充分混勻，然后送入帶還原、保護(hù)氣氛的還原爐內(nèi)進(jìn)行還原擴(kuò)散，還原爐的爐內(nèi)溫度控制在400℃-800℃范圍內(nèi)，還原擴(kuò)散的時(shí)間在30分鐘-120分鐘，使錫粉擴(kuò)散到銅包鐵復(fù)合粉的銅層中，使銅層形成外側(cè)是銅錫合金、內(nèi)側(cè)是銅的復(fù)合層，即青銅包鐵復(fù)合粉；由于錫的熔點(diǎn)是232℃，因此，在400℃-800℃溫度作用下，還原爐內(nèi)的錫處于液態(tài)，液態(tài)的錫從銅包鐵復(fù)合粉的銅膜表面由外向內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散，在30分鐘-120分鐘的時(shí)間內(nèi)，使銅膜外層形成銅錫合金，內(nèi)層仍然是銅，從而得到青銅包鐵復(fù)合粉。將銅包鐵復(fù)合粉、錫金粉混合后一起送入還原爐中的另一個(gè)作用就是使金屬表面的氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，奪去氧化物中的氧，使金屬粉末的表面是純凈的，在相應(yīng)高溫作用下，使錫粉更好地?cái)U(kuò)散到銅包鐵復(fù)合粉的銅膜中。
(2)、對(duì)還原擴(kuò)散后生成的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行破碎、篩分；(3)、對(duì)篩分后的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行混粉、檢驗(yàn)、計(jì)量、包裝入庫(kù)。
本發(fā)明的青銅包鐵復(fù)合粉的第三種制造方法是按如下步驟進(jìn)行的(1)將硫酸銅和硫酸亞錫溶解，并將溶解的硫酸銅和硫酸亞錫溶液的PH值調(diào)至0.1～5；(2)在攪拌狀態(tài)下，迅速加入還原鐵粉，繼續(xù)攪拌1～10分鐘，化學(xué)置換反應(yīng)出的銅完全包覆在鐵粉顆粒的表面，即形成銅包鐵復(fù)合粉，置換反應(yīng)出的錫與銅包鐵復(fù)合粉混合在一起，形成金屬粉末混合物；(3)讓金屬粉末混合物與反應(yīng)液體分離，用清水洗滌金屬粉末混合物，使其無(wú)酸性為止；(4)經(jīng)洗滌后的金屬粉末混合物送至離心機(jī)進(jìn)行脫水，然后送入帶還原、保護(hù)氣氛的還原爐內(nèi)進(jìn)行烘干、還原擴(kuò)散，還原爐的爐內(nèi)溫度控制在400℃-800℃范圍內(nèi)，還原擴(kuò)散的時(shí)間在30分鐘-120分鐘，使錫粉擴(kuò)散到銅包鐵復(fù)合粉的銅層中，使銅層內(nèi)形成外側(cè)是銅錫合金包覆層和內(nèi)側(cè)是銅層的復(fù)合層，即青銅包鐵復(fù)合粉；(5)、對(duì)還原擴(kuò)散后生成的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行破碎、篩分；(6)、對(duì)篩分后的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行混粉、檢驗(yàn)、計(jì)量、包裝入庫(kù)。
本發(fā)明主要采用的是化學(xué)置換法，根據(jù)電化學(xué)原理，將還原鐵粉與、硫酸銅和硫酸亞錫溶液相混合，會(huì)發(fā)生如下的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)方程式如下Fe+CuSO4＝＝＝＝＝＝＝Cu+FeSO4Fe+SnSO4＝＝＝＝＝＝＝Sn+FeSO4在本方法中1、調(diào)節(jié)硫酸銅和硫酸亞錫溶液的PH值為0.1-5，使之呈酸性溶液，其作用是在硫酸銅和硫酸亞錫溶液與鐵粉相混合的過(guò)程中，由于酸性溶液的作用，鐵粉表面上的氧化物被腐蝕掉，使鐵粉表面更加純凈，讓置換出來(lái)的銅能迅速、均勻、牢固地包覆在鐵粉的表面上。
2、置換反應(yīng)出來(lái)的銅均勻、緊密地包覆在鐵粉的表面上，形成銅包鐵復(fù)合粉；置換反應(yīng)出來(lái)的錫不能粘附在鐵粉表面上，以錫原子的形式存在于溶液中，并與生成的銅包鐵復(fù)合粉混合在一起，構(gòu)成金屬粉末混合物。
3、將錫與銅包鐵復(fù)合粉的混合物送到還原爐的作用有如下三個(gè)(1)、在高溫作用下，對(duì)錫與銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行烘干。
(2)、在前面的步驟中，由于錫、銅包鐵復(fù)合粉均要與水、空氣接觸，其表面有不同程度的氧化而生成的氧化物，在還原爐內(nèi)，使金屬表面的氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，奪去氧化物中的氧，使金屬粉末的表面更加純凈。
(3)、由于錫的熔點(diǎn)是232℃，因此，在400℃-800℃溫度作用下，還原爐內(nèi)的錫處于液態(tài)，液態(tài)的錫從銅包鐵復(fù)合粉的銅膜表面由外向內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散，在30分鐘-120分鐘的時(shí)間內(nèi)，使銅膜外層形成銅錫合金，內(nèi)層仍然是銅，從而得到青銅包鐵復(fù)合粉。由于錫是由化學(xué)反應(yīng)置換出來(lái)的，因此，錫的粒度極小，使擴(kuò)散效果更加顯著。
為了緩解鐵、銅、錫在置換反應(yīng)過(guò)程中被氧化腐蝕，在上述第三種制造方法的步驟(2)中，先在硫酸銅和硫酸亞錫溶液中加入緩蝕劑，然后再按步驟(2)進(jìn)行操作。加入緩蝕劑后，能在金屬表面形成一個(gè)吸附層，很薄，從理論上講，不超過(guò)一個(gè)分子層的厚度，但可以阻止金屬的溶解，減緩和防止金屬的腐蝕。所加入的緩蝕劑可以是2-巰基苯駢噻唑，也可以是硫尿，還可以銅錫-91，銅錫-91是一種光亮劑。當(dāng)然，本發(fā)明所述的緩蝕劑還可以是其它起相同作用的任何一種緩蝕劑。
為了延長(zhǎng)青銅包鐵復(fù)合粉的存放期，進(jìn)一步增強(qiáng)其抗氧化性能，可以對(duì)生產(chǎn)出來(lái)的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行防氧化處理。防氧化處理的方法是在青銅包鐵復(fù)合粉中加入少量的緩蝕劑。緩蝕劑可以是苯駢三氮唑，也可以硬脂酸鋅，還可以是其它起相同作用的任何一種緩蝕劑。
在本發(fā)明的第三種制造方法中，第(1)、(2)步驟可以采用如下等同的步驟來(lái)完成(1)、將硫酸銅溶解，并將溶解的硫酸銅溶液的PH值調(diào)至0.1～5，在攪拌狀態(tài)下，迅速加入還原鐵粉，繼續(xù)攪拌1～10分鐘，化學(xué)置換反應(yīng)出的銅完全包覆在鐵粉顆粒的表面，即形成銅包鐵復(fù)合粉；(2)、將硫酸亞錫溶解，并將溶解的硫酸亞錫溶液的PH值調(diào)至0.1～5，在攪拌狀態(tài)下，迅速加入還原鐵粉，并讓鐵粉發(fā)生完全反應(yīng)，化學(xué)置換反應(yīng)得到錫；
(3)、將步驟(1)中得到的銅包鐵復(fù)合粉與步驟(2)中得到的錫均勻混合，以得到金屬粉末混合物。
上述的方法與本發(fā)明第三種制造方法的步驟(1)、(2)相比，雖然在制作順序發(fā)生變化，但實(shí)質(zhì)均是化學(xué)反應(yīng)生成銅包鐵復(fù)合粉和錫，得到彼此互相混合的金屬粉末混合物，因此屬于等同的技術(shù)手段，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種青銅包鐵復(fù)合粉，其特征在于它是在銅包鐵復(fù)合粉上形成銅錫合金包覆層的復(fù)合金屬粉末，其中，銅占所述復(fù)合金屬粉末總重量的5％-50％，錫占所述復(fù)合金屬粉末總重量的0.05％-10％，余量為鐵。
2.如權(quán)利要求1所述的青銅包鐵復(fù)合粉，其特征在于所述的復(fù)合金屬粉中，銅占總重量的5％，錫占總重量的0.05％-1％。
3.如權(quán)利要求2所述的青銅包鐵復(fù)合粉，其特征在于所述的復(fù)合金屬粉中，錫占復(fù)合金屬粉末總重量的0.05％。
4.如權(quán)利要求2所述的青銅包鐵復(fù)合粉，其特征在于所述的復(fù)合金屬粉中，錫占復(fù)合金屬粉末總重量的0.5％。
5.如權(quán)利要求2所述的青銅包鐵復(fù)合粉，其特征在于所述的復(fù)合金屬粉中，錫占復(fù)合金屬粉末總重量的1％。
6.如權(quán)利要求1所述的青銅包鐵復(fù)合粉，其特征在于所述的復(fù)合金屬粉中，銅占總重量的18％，錫占總重量的0.18％-3.6％。
7.如權(quán)利要求6所述的青銅包鐵復(fù)合粉，其特征在于所述的復(fù)合金屬粉中，錫占復(fù)合金屬粉末總重量的0.18％。
8.如權(quán)利要求6所述的青銅包鐵復(fù)合粉，其特征在于所述的復(fù)合金屬粉中，錫占復(fù)合金屬粉末總重量的1.8％。
9.如權(quán)利要求6所述的青銅包鐵復(fù)合粉，其特征在于所述的復(fù)合金屬粉中，錫占復(fù)合金屬粉末總重量的3.6％。
10.如權(quán)利要求1所述的青銅包鐵復(fù)合粉，其特征在于所述的復(fù)合金屬粉中，銅占總重量的50％，錫占總重量的0.5％-10％。
11.如權(quán)利要求10所述的青銅包鐵復(fù)合粉，其特征在于所述的復(fù)合金屬粉中，錫占復(fù)合金屬粉末總重量的0.5％。
12.如權(quán)利要求10所述的青銅包鐵復(fù)合粉，其特征在于所述的復(fù)合金屬粉中，錫占復(fù)合金屬粉末總重量的5％。
13.如權(quán)利要求10所述的青銅包鐵復(fù)合粉，其特征在于所述的復(fù)合金屬粉中，錫占復(fù)合金屬粉末總重量的10％。
14.一種如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13所述的青銅包鐵復(fù)合粉的制造方法，其步驟如下(1)、在銅包鐵復(fù)合粉中加入所述比例的銅錫合金粉，充分混勻，然后送入帶還原、保護(hù)氣氛的還原爐內(nèi)進(jìn)行還原粘附，還原爐的爐內(nèi)溫度控制在400℃-800℃范圍內(nèi)，還原粘附的時(shí)間不少于30分鐘，使銅錫合金粉粘附于銅包鐵復(fù)合粉的表面上，形成銅錫合金包覆層，即青銅包鐵復(fù)合粉；(2)、對(duì)還原粘附后生成的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行破碎、篩分；(3)、對(duì)篩分后的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行混粉、檢驗(yàn)、計(jì)量、包裝入庫(kù)。
15.如權(quán)利要求14所述的青銅包鐵復(fù)合粉的制造方法，其特征在于銅錫合金粉的粒度小于銅包鐵復(fù)合粉的粒度，至少使銅錫合粉能夠包覆于銅包鐵復(fù)合粉的表面上。
16.如權(quán)利要求15所述的青銅包鐵復(fù)合粉的制造方法，其特征在于銅包鐵復(fù)合粉的粒度在80目以下，銅錫合金粉的粒度比銅包鐵復(fù)合粉的粒度小100目。
17.如權(quán)利要求16所述的青銅包鐵復(fù)合粉的制造方法，其特征在于銅包鐵復(fù)合粉的粒度小于100目，銅錫合金粉的粒度小于300目。
18.一種如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13所述的青銅包鐵復(fù)合粉的制造方法，其步驟如下(1)、在銅包鐵復(fù)合粉中加入所述比例的錫粉，充分混勻，然后送入帶還原、保護(hù)氣氛的還原爐內(nèi)進(jìn)行還原擴(kuò)散，還原爐的爐內(nèi)溫度控制在400℃-800℃范圍內(nèi)，還原擴(kuò)散的時(shí)間在30分鐘-120分鐘，使錫粉擴(kuò)散到銅包鐵復(fù)合粉的銅層中，使銅層形成外側(cè)是銅錫合金、內(nèi)側(cè)是銅的復(fù)合層，即青銅包鐵復(fù)合粉；(2)、對(duì)還原擴(kuò)散后生成的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行破碎、篩分；(3)、對(duì)篩分后的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行混粉、檢驗(yàn)、計(jì)量、包裝入庫(kù)。
19.一種如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13所述的青銅包鐵復(fù)合粉的制造方法，其步驟如下(1)將硫酸銅和硫酸亞錫溶解，并將溶解的硫酸銅和硫酸亞錫溶液的PH值調(diào)至0.1～5；(2)在攪拌狀態(tài)下，迅速加入還原鐵粉，繼續(xù)攪拌1～10分鐘，化學(xué)置換反應(yīng)出的銅完全包覆在鐵粉顆粒的表面，即形成銅包鐵復(fù)合粉，置換反應(yīng)出的錫與銅包鐵復(fù)合粉混合在一起，形成金屬粉末混合物；(3)讓金屬粉末混合物與反應(yīng)液體分離，用清水洗滌金屬粉末混合物，使其無(wú)酸性為止；(4)經(jīng)洗滌后的金屬粉末混合物送至離心機(jī)進(jìn)行脫水，然后送入帶還原、保護(hù)氣氛的還原爐內(nèi)進(jìn)行烘干、還原擴(kuò)散，還原爐的爐內(nèi)溫度控制在400℃-800℃范圍內(nèi)，還原擴(kuò)散的時(shí)間在30分鐘-120分鐘，使錫粉擴(kuò)散到銅包鐵復(fù)合粉的銅層中，使銅層內(nèi)形成外側(cè)是銅錫合金包覆層和內(nèi)側(cè)是銅層的復(fù)合層，即青銅包鐵復(fù)合粉；(5)、對(duì)還原擴(kuò)散后生成的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行破碎、篩分；(6)、對(duì)篩分后的青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行混粉、檢驗(yàn)、計(jì)量、包裝入庫(kù)。
20.如權(quán)利要求19所述的青銅包鐵復(fù)合粉的制造方法，其特征在于所述步驟(2)中，先在硫酸銅和硫酸亞錫溶液中加入緩蝕劑，然后再按步驟(2)進(jìn)行操作。
21.如權(quán)利要求20所述的青銅包鐵復(fù)合粉的制造方法，其特征在于所述的緩蝕劑是2-巰基苯駢噻唑。
22.如權(quán)利要求20所述的青銅包鐵復(fù)合粉的制造方法，其特征在于所述的緩蝕劑是硫尿。
23.如權(quán)利要求20所述的青銅包鐵復(fù)合粉的制造方法，其特征在于所述的緩蝕劑是銅錫-91。
全文摘要
一種青銅包鐵復(fù)合粉，其特征在于它是在銅包鐵復(fù)合粉上形成銅錫合金包覆層的復(fù)合金屬粉末，其中，銅占所述復(fù)合金屬粉末總重量的5％－50％，錫占所述復(fù)合金屬粉末總重量的0.05％－10％，余量為鐵。青銅包鐵復(fù)合粉的制造方法是在銅包鐵復(fù)合粉中均勻混入銅錫合金粉或錫粉，在還原爐內(nèi)進(jìn)行還原粘附或還原擴(kuò)散，爐內(nèi)溫度400℃－800℃，時(shí)間不少于30分鐘，使銅包鐵復(fù)合粉的表面形成銅錫合金包覆層，即青銅包鐵復(fù)合粉；對(duì)青銅包鐵復(fù)合粉進(jìn)行破碎、篩分、混粉、檢驗(yàn)、計(jì)量、包裝入庫(kù)。銅包鐵復(fù)合粉與錫的混合可以采用物理方式，也可以采用化學(xué)方式。本發(fā)明具有成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、無(wú)污染和很強(qiáng)的自身抗氧化性能等優(yōu)點(diǎn)，屬無(wú)公害產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B22F1/00GK101088669SQ20071009244
公開(kāi)日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2007年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月18日
發(fā)明者楊發(fā)榮, 楊樹(shù) 申請(qǐng)人:重慶揚(yáng)子粉末冶金有限責(zé)任公司