專利名稱：鋁粉壓制制品的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用鋁粉壓制的制品的制造方法。
近年來，利用加熱等壓壓制法制造的鋁粉壓制件已用作為汽車底盤之類的零件以改進其性能，諸如強度和堅韌性。所述加熱等壓壓制法是利用如圖2所示意的H.I.P.裝置20來進行的。將所要形狀(例如，汽車的底盤等零件)的薄金屬容器26放在爐21之中。以真空方式將混有鈦粉、鎂粉等等的鋁粉11裝入到26之中。借助于注入惰性氣體(如氬等)向該金屬容器施加100MPa或更大的壓力，同時其溫度利用加熱器25升到高于1000℃，使容器26之內(nèi)的鋁粉11被壓制成與該容器相同的形狀，從而得到該鋁合金制品。圖中22和23分別為爐的上下蓋。
混有各種金屬粉末的鋁粉11在以真空方式裝入到金屬容器26之前，需要將鋁粉顆粒11的表面上形成的氧化物層除掉。由于此，將混有不同粉末的鋁粉11加熱。如果與鋁粉11相混合的粉末是低熔點的，則在上述加熱時該低熔點粉末就會熔化，并且熔化后的物料就附著在鋁粉11的表面，于是不能除掉上述的氧化物層。于是由上述H.I.P裝置20所得的鋁合金制品的強度低、堅韌性和其他性質(zhì)不良。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種制造鋁粉壓制制件的方法，使所得鋁合金制品具優(yōu)良的強度及堅韌性。
為達到上述目的，按本發(fā)明的制造鋁粉壓制制件的方法包括這樣的步驟(1)使鋁粉末顆粒在加熱條件下與含氟或含氟化物氣體接觸，在該鋁粉末表面形成氟化物層，(2)在臨到壓制之前，從該表面上除掉氟化物層，(3)然后將此除掉氟化物層的鋁粉末壓制，成為壓制制品。
在本發(fā)明的制造鋁粉壓制制品的方法中，鋁粉在進行壓制過程之前，在加熱狀態(tài)與含氟或含氟化物的氣體接觸。在該鋁粉末顆粒表面上由于與空氣中氧反應而形成的氧化物層由該含氟或氟化物氣體而除去，使鋁顆粒表面被清潔，同時于其上形成氟化物層。該氟化物層很穩(wěn)定，于是可防止在鋁粉末的基質(zhì)上再形成氧化物層和吸附O2，直至其后的清除步驟為止。然后，在臨到壓制過程之前，使顆粒表面上的氟化物層分解和清除，使鋁粉末的基質(zhì)材料暴露出來。因此在壓制時，在鋁粉末顆粒上沒有氧化物層，得到的壓制制件具優(yōu)良強度及堅韌性。
在本發(fā)明中所用的含氟或含氟化物氣體是一種惰性氣體，例如N，并含有下列各種氟源的至少一種諸如NF3、BF3、CF4、HF、SF6、F2。從反應性、易于操作及其他性質(zhì)來考慮，其中以NF3為優(yōu)選。
如前所述，在本發(fā)明的方法中，將鋁粉(單獨的或與其他金屬如鈦、鎂的粉末的混合物)在加熱條件下(例如，在用NF3時，250-400℃)與上述含氟或含氟化物的氣體進行接觸，使鋁粉顆粒表面氟化。然后，臨到壓制工序之前，用H2吹過該鋁粉，使鋁粉顆粒表面的氟化物層被除掉，暴露出鋁粉的基質(zhì)材料。然后用這樣處理過的鋁粉進行壓制，得到壓制的制件。在所述含氟或含氟化物氣體中，該氟源組分的含量例如是1000-100000ppm，優(yōu)選20000-70000ppm，最好30000-50000ppm。鋁粉與含氟或含氟化物氣體的接觸時間可以根據(jù)以下情況來選定鋁粉的種類，所混入的粉末，加熱溫度等等，一般而言，時間是數(shù)分種至數(shù)十分鐘。
參照

圖1，將鋁粉送入設于熱處理爐1之中的氣體處理室9，使之與含氟或含氟化物氣體接觸。加熱爐1是一種坑式爐，包括外殼2，其內(nèi)設加熱器3，在加熱器3之內(nèi)設置內(nèi)容器4。排出管6從爐1之外通入到內(nèi)容器4之內(nèi)，導氣管5通過內(nèi)容器4并從氣體處理室9的下部送入其中，粉末傳送管8經(jīng)由內(nèi)容器4由氣體處理室9的上部通入其中。氣體從鋼瓶15，16出來，經(jīng)過流量計17，閥18等等，送入導氣管5。13為真空泵，14為有害物質(zhì)消除器。
將氣體處理室9的內(nèi)部加熱到預定的反應溫度，并且將含氟或含氟化物氣體，例如NF3與N2的混合氣體通過位于氣體導管5末端的氣體入口5a而注入。同時，將設于粉末罐7上的開閉閥(未示出)打開，使存在罐7中的鋁粉末11進入粉末出口管8，從而使鋁粉末通過出口管8末端的粉末出口8a落入氣體處理室9。上述的NF3在250-400℃產(chǎn)生活性的氟，這些氟碰擊到鋁粉末11的顆粒，除掉顆粒表面上的無機及有機污染物，并幾乎同時與鋁粉末顆粒表面的氧化物，如Al2O3、Al(OH)3發(fā)生反應(如下式所表示)，在顆粒表面形成極薄的氟化物層AlF3。
此等反應使鋁粉末11的顆粒表面的氧化物層轉(zhuǎn)化為氟化物層，并且除掉吸附在顆粒表面的O2。該氟化物層在沒有O2、H2、H2O存在下在低于600℃溫度是穩(wěn)定的，并且防止在鋁粉末11的基體物料上形成氧化物和吸附O2，保持到進行下一步清除過程為止。另外，在氟化過程中，在最初階段在爐內(nèi)物料的表面上形成了氟化物層，可以防止由于其后使用含氟或含氟化物氣體使爐內(nèi)物料表面進一步破壞。經(jīng)適當氟化的鋁粉末11貯存在位于氣體處理室9底部的粉末容器10之中。
然后將貯存于粉末容器10之中的鋁粉末11進行吹H2氣處理，處理時使用該氣體處理室9之外的另一個室，并在臨到用公知的H.I.P.裝置處理之前進行(恰在將鋁粉末11與不同的粉末用真空方式裝入到該薄金屬容器之前)。上述的氟化物層被H2氣所還原或破壞，并暴露出活性的金屬基質(zhì)，如下式所示
此時，該鋁粉末11立即與各種粉末混合，不進行加熱，以真空方式裝入到該薄金屬容器中，然后用已知的H.I.P.裝置20壓制，得到所要形狀的鋁合金制件。
以此方式，在本發(fā)明的制造方法中，在鋁粉末11的顆粒表面所形成的氧化物層在進行用H.I.P裝置20的壓制加工之前已被除掉。因此，混有不同粉末的鋁粉末11不再需要加熱，所以即使在該鋁粉末11中混合有低熔點的粉末，所得的壓制制件仍具有優(yōu)等機械性質(zhì)，例如強度和堅韌性。
如上所述，按本發(fā)明制造鋁粉末壓制制件的方法中，在壓制過程之前進行在加熱條件下與含氟或含氟化物氣體接觸，使得鋁粉末顆粒上的鈍性的包覆層，如氧化物層，轉(zhuǎn)變?yōu)榉飳?，并由之保護鋁粉末的顆粒表面。因此，即使在鋁粉顆粒上形成氟化物層到氟化物清除過程之間要隔較長時間，該氟化物層也能保護并保持鋁粉末的表面處于良好狀況，可以防止在顆粒表面再形成氧化物層。在臨到下一步的壓制過程之前，將該氟化物層分解并除去，使鋁粉末的顆粒表面暴露出來。所以，在壓制之前，鋁粉末與不同粉末的混合物不需要加熱，并且即使用低熔點的金屬粉末混到鋁粉之中，所得到的壓制制件也具優(yōu)良機械性質(zhì)，例如強度及堅韌性。
圖1是本發(fā)明一個實施例中所用的熱處理爐的剖面示意圖。
圖2是H.I.P裝置的示意圖。
下文通過一個實施例來描述本發(fā)明。
實施例鋁粉先經(jīng)過三氯乙烷洗滌，然后在圖1所示的熱處理爐1中于300℃與含5000ppmNF3的N2氣氛接觸3分鐘。然后，臨到進行壓制過程之前，將該鋁粉用H2氣均勻吹過，將該粉末與鈦粉末及鎂粉末混合，用真空方式將混合粉末裝入到金屬容器中，應用該已知的H.I.P.裝置，得到具有所要形狀的鋁合金制件。這樣制得的鋁合金制件與用常規(guī)技術(shù)所制者比較，具備有很優(yōu)越的強度和堅韌性。
權(quán)利要求
1.一種由鋁粉末制造壓制制件的方法，該方法包括以下步驟(1)使鋁粉末顆粒在加熱條件下與含氟或含氟化物氣體接觸，使鋁粉末顆粒的表面形成氟化物層，(2)在臨到壓制過程之前，將該氟化物層從該表面上除去，(3)將此除掉氟化物層的鋁粉末進行壓制，得到壓制的制品。
全文摘要
制造鋁粉壓制件的方法將鋁粉與含氟或氟化物氣體高溫接觸，在表面形成氟化物層，臨到壓制之前除掉氟化物層，壓制加工成為壓制件。上述氟化時使表面的鈍性氧化物層變?yōu)榉飳觼肀Ｗo鋁粉表面。即使在壓制前隔很長時間，亦能保護表面，不再形成氧化物層。在臨到壓制之前才分解和除掉氟化物層，所以在壓制之前不再需要將鋁粉與其他金屬粉的混合物加熱。
文檔編號B22F1/02GK1074842SQ92100720
公開日1993年8月4日 申請日期1992年1月31日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月31日
發(fā)明者吉野明, 仙北谷春男, 田原正昭 申請人:大同酸素株式會社