專利名稱：一種球形低氧鋁基釬料粉的制備方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉末制備技術(shù)，具體為一種球形低氧鋁基釬料粉的制備方法。
背景技術(shù)：
鋁合金由于具有密度小，比強度高等優(yōu)點，故隨著航空、航天業(yè)的發(fā)展，以及電子焊接工件的小型化、焊縫的不規(guī)則化及焊接工業(yè)自動化程度的不斷提高，鋁基釬料粉使用量大幅度增加。鋁基釬料粉粒的形狀、粒度分布和氧含量對焊接效果起著決定性的作用。氧含量越低，焊接活性越強。焊粉球形度越高，則制成的焊膏成膏效果越好，膏體也更加細(xì)滑， 不但涂敷容易，且膏體存貯時間長，不易分層。目前包括鋁-硅粉的鋁基釬料粉的生產(chǎn)主要還是采用鋁基合金通過球磨或者機械破碎獲得，更先進的制備方法是采用氮氣霧化水冷制得，但這些方法所得的產(chǎn)品均存在氧含量高(一般在IOOOppm以上)、粉粒形狀不規(guī)則的缺陷，造成后期制成的焊膏膏體粗糙， 活性也比較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決已有技術(shù)所制備的鋁基釬料粉氧含量高、粉粒形狀不夠規(guī)則造成由該釬料粉制成的釬焊膏膏體粗糙、焊接恬性差等問題，為此提供本發(fā)明的一種球形低氧鋁基釬料粉的制備方法與設(shè)備，本方法制備的鋁基釬料粉粉粒球形度高，粒度分布范圍窄，氧含量低。為解決上述問題，本發(fā)明包括一種球形低氧鋁基釬料粉的制備方法和該方法采用的設(shè)備。本發(fā)明一種球形低氧鋁基釬料粉的制備方法采用的技術(shù)方案其特殊之處是將所述釬料合金各原料組分混合加熱熔化后以穩(wěn)定流速滴注到充氮霧化室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的霧化飛輪盤上進行離心霧化，飛輪盤轉(zhuǎn)速為15000 40000r/min，霧化合金液粒在飛行過程中因表面張力作用凝結(jié)為球形粉末，其氧含量均小于140ppm。所述的穩(wěn)定流速宜為1. 2 2. 5kg/min。所述釬料合金可以是Al-Si、Al-Si-ai或Al-Si-Cu合金之一種，所述加熱熔化的過熱度為650 670°C。所述充氮其壓力為1 1. 1個大氣壓。本發(fā)明所述飛輪盤轉(zhuǎn)速優(yōu)選為25000 35000r/min。所述加熱熔化采用的煉爐依次由熔煉爐和真空精煉爐組成，真空精煉爐的真空度為 1 1. 2 X IO-3Pao本發(fā)明的方法所用設(shè)備，其特殊之處是依次設(shè)有熔煉爐、真空精煉爐和內(nèi)部為霧化室的霧化塔，熔煉爐所處位置高于精煉爐，精煉爐所處位置高于霧化塔，熔煉爐下部連有導(dǎo)管與精煉爐通連，精煉爐下部連有導(dǎo)流管與所述霧化室通連，位于霧化室的所述導(dǎo)流管的端部設(shè)有噴嘴，所述霧化室內(nèi)設(shè)有電機驅(qū)動的飛輪盤，該飛輪盤位于所述噴嘴下方，所述霧化塔室壁具有水冷型結(jié)構(gòu)體，霧化塔底部連有集粉桶。所述飛輪盤的直徑可以是Φ62 75mm。所述噴嘴出料口的軸心與飛輪盤的軸心處于一直線。所述飛輪盤可以由金屬Al、Ti或不銹鋼制成；所述霧化塔室壁具有水冷型結(jié)構(gòu)體是指霧化塔室壁為中空雙層壁，中空夾腔內(nèi)充有循環(huán)冷卻水。本發(fā)明中的電機宜是與飛輪盤同軸驅(qū)動的高速電機，也可是通過皮帶傳動的高速電機。本發(fā)明中合金熔液通過噴嘴滴注到霧化室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的飛輪盤上破碎成細(xì)小液粒，在離心力的作用下沿轉(zhuǎn)盤邊緣切向飛出。霧化液滴在飛行的過程中與周圍的氣體介質(zhì)之間進行熱量交換。同時霧化液滴在表面張力的作用下收縮成球形。霧化室內(nèi)充氮的效果是防止合金液粒、粉粒的氧化。保護氣體除氮氣外還可以是氬氣、氦氣等惰性體。本發(fā)明中的霧化塔宜為封閉式錐形霧化塔，塔內(nèi)霧化室生成的鋁基釬料粉由下部所連的集粉桶收集。本發(fā)明的釬料粉在氮氣、氬氣或氦氣等惰性氣體保護下篩分。本發(fā)明在熔煉爐、精煉爐與霧化室旁設(shè)有操作臺。在霧化液粒冷卻凝固成球形顆粒的過程中存在三個時間參數(shù)，這三個時間參數(shù)決定著霧化粉末的最終形態(tài)。 t球——霧化液粒的球化時間；t)ft——霧化液粒的冷卻凝固時間；t^——霧化液粒的自由飛行時間，即霧化液粒離開轉(zhuǎn)盤邊緣后到達霧化室壁的時間。(1)當(dāng)霧化液粒的球化時間小于其冷卻凝固時間，冷卻凝固時間又小于自由飛行時間，即t.C t)ft< t、，則霧化液粒在飛行的過程中完成球化凝固，最終獲得球形粉末，本發(fā)明中球形粉末的形成即是遵從這一規(guī)律；(2)當(dāng)、< t、< t)ft，則霧化液粒雖然完成了球化，但是，尚未完全凝固就到達霧化室壁，則霧化液粒在與霧化室壁撞擊的過程中發(fā)生變形，凝固后獲得圓片狀粉末。此部分顆粒可通過調(diào)整霧化溫度及冷卻條件加以消除；(3)如果t^,則霧化液粒冷卻凝固過快，霧化液粒來不及球化就凝固成形，霧化粉末中不規(guī)則顆粒的形成基本上就是這種原因造成的。不同粒度粉末有不同的球化時間、凝聚時間及飛行時間，所以當(dāng)改變?nèi)垠w的下料速度和飛輪盤的轉(zhuǎn)速時，可以獲得不同粒徑的液粒，從而可以得到不同粒度的粉末。下料速度越大，飛輪盤轉(zhuǎn)速越小，離心出去的液粒粒徑越大，得到的粉末越粗。反之，下料速度越小，飛輪盤轉(zhuǎn)速越高，離心出去的液粒粒徑越小，即制得的粉末越細(xì)。但這樣生產(chǎn)效率會大大降低，且電機長時間高速運轉(zhuǎn)容易燒壞。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1.將釬料合金各組分加熱熔化滴注到飛輪盤上進行離心霧化得到粉體，可控度高，當(dāng)下料流速一定時，提高飛輪盤轉(zhuǎn)速(可高達40000r/min)，粉體粒度變細(xì)，轉(zhuǎn)速越高， 粒度越細(xì)。2.采用真空熔煉,N2保護氣氛中霧化、冷卻和篩分，既可快速凝固冷卻防止粉末氧化，又可控制粉末的飛行速度，粉末中氧含量低，可達300ppm以下，還可根據(jù)需要通入其它氣體。3.與傳統(tǒng)機械粉碎或球磨方法比，隊保護氣氛下離心霧化生產(chǎn)的粉末，球形度好， 焊接性能更佳。


圖1為本發(fā)明使用設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記為1熔煉爐，2真空精煉爐，3導(dǎo)流管，4噴嘴，5飛輪盤，6電機，7霧化塔， 8集粉桶，9操作臺。
具體實施例方式實施例1取88公斤Al錠，12公斤Si粉，混合于熔煉爐1中加熱至650°C，待熔化后注入精煉爐2。精煉爐抽真空，真空度為lX10_3pa，精煉90分鐘后，將精煉爐和霧化塔之間的導(dǎo)流管3預(yù)加熱至670°C避免熔體下料時冷卻凝固，開啟飛輪盤5，調(diào)整其轉(zhuǎn)速為25000r/min。 下料前將精煉爐充入1. 1個大氣壓的隊，開啟霧化塔7的冷卻循環(huán)水，同時將霧化塔抽真空至真空度為IX 10_3pa，通過壓力作用使熔體流入導(dǎo)流管，經(jīng)噴嘴4以穩(wěn)定流速2. ^g/min滴注到霧化塔內(nèi)旋轉(zhuǎn)的飛輪盤上離心霧化，當(dāng)觀察到噴嘴下料后立即對霧化塔充N2至壓力為1個大氣壓，離心出去的液粒在飛行過程中逐漸凝結(jié)成為球形顆粒。霧化結(jié)束后待粉末完全冷卻，在N2為1. 1個大氣壓的保護氣氛中篩分。經(jīng)檢測粉末為球形，粒度范圍在80 172 μ m目，粉末的氧含量為105ppm。實施例2本例區(qū)別于例1的是飛輪盤轉(zhuǎn)速為40000r/min，下料時流速以1. 2kg/min滴注到霧化塔的飛輪盤上離心霧化，經(jīng)檢測粉末粒度范圍為38 114μπι目，粉末的氧含量為 133ppm。其它與例1的相同。實施例3本例飛輪盤轉(zhuǎn)速為35000r/min，下料時流速以2. Okg/min滴注到霧化塔的飛輪盤上離心霧化，下料后立即對霧化塔充至壓力為1. 1個大氣壓，開啟冷卻水，離心出去的液粒在飛行過程中凝結(jié)成為球形粉末。霧化結(jié)束后待完全冷卻在N2為1. 3個大氣壓的保護氣氛中篩分。經(jīng)檢測粉末為球形，粒度范圍在45 131 μ m粉末的氧含量為95ppm。其它與例1的相同。
權(quán)利要求
1.一種球形低氧鋁基釬料粉的制備方法，其特征是將所述釬料合金各原料組分混合加熱熔化后以穩(wěn)定流速滴注到充氮霧化室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的霧化飛輪盤上進行離心霧化，飛輪盤轉(zhuǎn)速為15000 40000r/min，霧化合金液粒在飛行過程中因表面張力作用凝結(jié)為球形粉末，其氧含量均小于140ppm。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁基釬料粉的制備方法，其特征是所述的穩(wěn)定流速為1.2 2. 5kg/min。
3.如權(quán)利要求1所述的鋁基釬料粉的制備方法，其特征是所述釬料合金為Al-Si、 Al-Si-ai或Al-Si-Cu合金之一種，所述加熱熔化的過熱度為650 670°C。
4.如權(quán)利要求1所述的鋁基釬料粉的制備方法，其特征是所述充氮其壓力為1 1.1 個大氣壓。
5.如權(quán)利要求1所述的鋁基釬料粉的制備方法，其特征是所述飛輪盤轉(zhuǎn)速為25000 35000r/min。
6.如權(quán)利要求1所述的鋁基釬料粉的制備方法，其特征是所述加熱熔化采用的煉爐依次由熔煉爐和真空精煉爐組成，真空精煉爐的真空度為1 1. 2X 10-3pao
7.權(quán)利要求1 6任何一項所述的鋁基釬料粉制備用設(shè)備，其特征是依次設(shè)有熔煉爐(1)、真空精煉爐(2)和內(nèi)部為霧化室的霧化塔(7)，熔煉爐所處位置于高精煉爐，精煉爐所處位置高于霧化塔，熔煉爐下部連有導(dǎo)管與精煉爐通連，精煉爐下部連有導(dǎo)流管(3) 與所述霧化室通連，位于霧化室的所述導(dǎo)流管的端部設(shè)有噴嘴，所述霧化室內(nèi)設(shè)有電機 (6)驅(qū)動的飛輪盤(5)，該飛輪盤位于所述噴嘴下方，所述霧化塔室壁具有水冷型結(jié)構(gòu)體， 霧化塔底部連有集粉桶(8)。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征是所述飛輪盤( 直徑為Φ62 75mm。
9.權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征是所述噴嘴出料口的軸心與飛輪盤的軸心處于一直線。
10.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征是所述飛輪盤(5)由金屬Al、Ti或不銹鋼制成； 所述霧化塔室壁具有水冷型結(jié)構(gòu)體是指霧化塔室壁為中空雙層壁，中空夾腔內(nèi)充有循環(huán)冷卻水。
全文摘要
粒度分布范圍窄，氧含量低的一種球形低氧鋁基釬料粉的制備方法，是將所述釬料合金各原料組分混合加熱熔化后以穩(wěn)定流速滴注到充氮霧化室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的霧化飛輪盤上進行離心霧化，飛輪盤轉(zhuǎn)速為15000～40000r/min，霧化合金液粒在飛行過程中因表面張力作用凝結(jié)為球形粉末，其氧含量均小于140ppm。本發(fā)明適合制備釬料粉。
文檔編號B22F9/10GK102248173SQ201010175868
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日
發(fā)明者余國華, 張滕輝, 張玉, 郭建軍, 金霞, 顧小龍 申請人:浙江亞通焊材有限公司