专利名称：一种球形低氧铝基钎料粉的制备方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及粉末制备技术，具体为一种球形低氧铝基钎料粉的制备方法。
背景技术：
铝合金由于具有密度小，比强度高等优点，故随着航空、航天业的发展，以及电子焊接工件的小型化、焊缝的不规则化及焊接工业自动化程度的不断提高，铝基钎料粉使用量大幅度增加。铝基钎料粉粒的形状、粒度分布和氧含量对焊接效果起着决定性的作用。氧含量越低，焊接活性越强。焊粉球形度越高，则制成的焊膏成膏效果越好，膏体也更加细滑， 不但涂敷容易，且膏体存贮时间长，不易分层。目前包括铝-硅粉的铝基钎料粉的生产主要还是采用铝基合金通过球磨或者机械破碎获得，更先进的制备方法是采用氮气雾化水冷制得，但这些方法所得的产品均存在氧含量高(一般在IOOOppm以上)、粉粒形状不规则的缺陷，造成后期制成的焊膏膏体粗糙， 活性也比较差。
发明内容
本发明要解决已有技术所制备的铝基钎料粉氧含量高、粉粒形状不够规则造成由该钎料粉制成的钎焊膏膏体粗糙、焊接恬性差等问题，为此提供本发明的一种球形低氧铝基钎料粉的制备方法与设备，本方法制备的铝基钎料粉粉粒球形度高，粒度分布范围窄，氧含量低。为解决上述问题，本发明包括一种球形低氧铝基钎料粉的制备方法和该方法采用的设备。本发明一种球形低氧铝基钎料粉的制备方法采用的技术方案其特殊之处是将所述钎料合金各原料组分混合加热熔化后以稳定流速滴注到充氮雾化室内高速旋转的雾化飞轮盘上进行离心雾化，飞轮盘转速为15000 40000r/min，雾化合金液粒在飞行过程中因表面张力作用凝结为球形粉末，其氧含量均小于140ppm。所述的稳定流速宜为1. 2 2. 5kg/min。所述钎料合金可以是Al-Si、Al-Si-ai或Al-Si-Cu合金之一种，所述加热熔化的过热度为650 670°C。所述充氮其压力为1 1. 1个大气压。本发明所述飞轮盘转速优选为25000 35000r/min。所述加热熔化采用的炼炉依次由熔炼炉和真空精炼炉组成，真空精炼炉的真空度为 1 1. 2 X IO-3Pao本发明的方法所用设备，其特殊之处是依次设有熔炼炉、真空精炼炉和内部为雾化室的雾化塔，熔炼炉所处位置高于精炼炉，精炼炉所处位置高于雾化塔，熔炼炉下部连有导管与精炼炉通连，精炼炉下部连有导流管与所述雾化室通连，位于雾化室的所述导流管的端部设有喷嘴，所述雾化室内设有电机驱动的飞轮盘，该飞轮盘位于所述喷嘴下方，所述雾化塔室壁具有水冷型结构体，雾化塔底部连有集粉桶。所述飞轮盘的直径可以是Φ62 75mm。所述喷嘴出料口的轴心与飞轮盘的轴心处于一直线。所述飞轮盘可以由金属Al、Ti或不锈钢制成；所述雾化塔室壁具有水冷型结构体是指雾化塔室壁为中空双层壁，中空夹腔内充有循环冷却水。本发明中的电机宜是与飞轮盘同轴驱动的高速电机，也可是通过皮带传动的高速电机。本发明中合金熔液通过喷嘴滴注到雾化室内高速旋转的飞轮盘上破碎成细小液粒，在离心力的作用下沿转盘边缘切向飞出。雾化液滴在飞行的过程中与周围的气体介质之间进行热量交换。同时雾化液滴在表面张力的作用下收缩成球形。雾化室内充氮的效果是防止合金液粒、粉粒的氧化。保护气体除氮气外还可以是氩气、氦气等惰性体。本发明中的雾化塔宜为封闭式锥形雾化塔，塔内雾化室生成的铝基钎料粉由下部所连的集粉桶收集。本发明的钎料粉在氮气、氩气或氦气等惰性气体保护下筛分。本发明在熔炼炉、精炼炉与雾化室旁设有操作台。在雾化液粒冷却凝固成球形颗粒的过程中存在三个时间参数，这三个时间参数决定着雾化粉末的最终形态。 t球——雾化液粒的球化时间；t)ft——雾化液粒的冷却凝固时间；t^——雾化液粒的自由飞行时间，即雾化液粒离开转盘边缘后到达雾化室壁的时间。(1)当雾化液粒的球化时间小于其冷却凝固时间，冷却凝固时间又小于自由飞行时间，即t.C t)ft< t、，则雾化液粒在飞行的过程中完成球化凝固，最终获得球形粉末，本发明中球形粉末的形成即是遵从这一规律；(2)当、< t、< t)ft，则雾化液粒虽然完成了球化，但是，尚未完全凝固就到达雾化室壁，则雾化液粒在与雾化室壁撞击的过程中发生变形，凝固后获得圆片状粉末。此部分颗粒可通过调整雾化温度及冷却条件加以消除；(3)如果t^,则雾化液粒冷却凝固过快，雾化液粒来不及球化就凝固成形，雾化粉末中不规则颗粒的形成基本上就是这种原因造成的。不同粒度粉末有不同的球化时间、凝聚时间及飞行时间，所以当改变熔体的下料速度和飞轮盘的转速时，可以获得不同粒径的液粒，从而可以得到不同粒度的粉末。下料速度越大，飞轮盘转速越小，离心出去的液粒粒径越大，得到的粉末越粗。反之，下料速度越小，飞轮盘转速越高，离心出去的液粒粒径越小，即制得的粉末越细。但这样生产效率会大大降低，且电机长时间高速运转容易烧坏。与现有技术相比，本发明的有益效果是1.将钎料合金各组分加热熔化滴注到飞轮盘上进行离心雾化得到粉体，可控度高，当下料流速一定时，提高飞轮盘转速(可高达40000r/min)，粉体粒度变细，转速越高， 粒度越细。2.采用真空熔炼,N2保护气氛中雾化、冷却和筛分，既可快速凝固冷却防止粉末氧化，又可控制粉末的飞行速度，粉末中氧含量低，可达300ppm以下，还可根据需要通入其它气体。3.与传统机械粉碎或球磨方法比，队保护气氛下离心雾化生产的粉末，球形度好， 焊接性能更佳。
图1为本发明使用设备结构示意图。图中标记为1熔炼炉，2真空精炼炉，3导流管，4喷嘴，5飞轮盘，6电机，7雾化塔， 8集粉桶，9操作台。
具体实施例方式实施例1取88公斤Al锭，12公斤Si粉，混合于熔炼炉1中加热至650°C，待熔化后注入精炼炉2。精炼炉抽真空，真空度为lX10_3pa，精炼90分钟后，将精炼炉和雾化塔之间的导流管3预加热至670°C避免熔体下料时冷却凝固，开启飞轮盘5，调整其转速为25000r/min。 下料前将精炼炉充入1. 1个大气压的队，开启雾化塔7的冷却循环水，同时将雾化塔抽真空至真空度为IX 10_3pa，通过压力作用使熔体流入导流管，经喷嘴4以稳定流速2. ^g/min滴注到雾化塔内旋转的飞轮盘上离心雾化，当观察到喷嘴下料后立即对雾化塔充N2至压力为1个大气压，离心出去的液粒在飞行过程中逐渐凝结成为球形颗粒。雾化结束后待粉末完全冷却，在N2为1. 1个大气压的保护气氛中筛分。经检测粉末为球形，粒度范围在80 172 μ m目，粉末的氧含量为105ppm。实施例2本例区别于例1的是飞轮盘转速为40000r/min，下料时流速以1. 2kg/min滴注到雾化塔的飞轮盘上离心雾化，经检测粉末粒度范围为38 114μπι目，粉末的氧含量为 133ppm。其它与例1的相同。实施例3本例飞轮盘转速为35000r/min，下料时流速以2. Okg/min滴注到雾化塔的飞轮盘上离心雾化，下料后立即对雾化塔充至压力为1. 1个大气压，开启冷却水，离心出去的液粒在飞行过程中凝结成为球形粉末。雾化结束后待完全冷却在N2为1. 3个大气压的保护气氛中筛分。经检测粉末为球形，粒度范围在45 131 μ m粉末的氧含量为95ppm。其它与例1的相同。
权利要求
1.一种球形低氧铝基钎料粉的制备方法，其特征是将所述钎料合金各原料组分混合加热熔化后以稳定流速滴注到充氮雾化室内高速旋转的雾化飞轮盘上进行离心雾化，飞轮盘转速为15000 40000r/min，雾化合金液粒在飞行过程中因表面张力作用凝结为球形粉末，其氧含量均小于140ppm。
2.如权利要求1所述的铝基钎料粉的制备方法，其特征是所述的稳定流速为1.2 2. 5kg/min。
3.如权利要求1所述的铝基钎料粉的制备方法，其特征是所述钎料合金为Al-Si、 Al-Si-ai或Al-Si-Cu合金之一种，所述加热熔化的过热度为650 670°C。
4.如权利要求1所述的铝基钎料粉的制备方法，其特征是所述充氮其压力为1 1.1 个大气压。
5.如权利要求1所述的铝基钎料粉的制备方法，其特征是所述飞轮盘转速为25000 35000r/min。
6.如权利要求1所述的铝基钎料粉的制备方法，其特征是所述加热熔化采用的炼炉依次由熔炼炉和真空精炼炉组成，真空精炼炉的真空度为1 1. 2X 10-3pao
7.权利要求1 6任何一项所述的铝基钎料粉制备用设备，其特征是依次设有熔炼炉(1)、真空精炼炉(2)和内部为雾化室的雾化塔(7)，熔炼炉所处位置于高精炼炉，精炼炉所处位置高于雾化塔，熔炼炉下部连有导管与精炼炉通连，精炼炉下部连有导流管(3) 与所述雾化室通连，位于雾化室的所述导流管的端部设有喷嘴，所述雾化室内设有电机 (6)驱动的飞轮盘(5)，该飞轮盘位于所述喷嘴下方，所述雾化塔室壁具有水冷型结构体， 雾化塔底部连有集粉桶(8)。
8.如权利要求7所述的设备，其特征是所述飞轮盘( 直径为Φ62 75mm。
9.权利要求7所述的设备，其特征是所述喷嘴出料口的轴心与飞轮盘的轴心处于一直线。
10.如权利要求7所述的设备，其特征是所述飞轮盘(5)由金属Al、Ti或不锈钢制成； 所述雾化塔室壁具有水冷型结构体是指雾化塔室壁为中空双层壁，中空夹腔内充有循环冷却水。
全文摘要
粒度分布范围窄，氧含量低的一种球形低氧铝基钎料粉的制备方法，是将所述钎料合金各原料组分混合加热熔化后以稳定流速滴注到充氮雾化室内高速旋转的雾化飞轮盘上进行离心雾化，飞轮盘转速为15000～40000r/min，雾化合金液粒在飞行过程中因表面张力作用凝结为球形粉末，其氧含量均小于140ppm。本发明适合制备钎料粉。
文档编号B22F9/10GK102248173SQ201010175868
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月19日 优先权日2010年5月19日
发明者余国华, 张滕辉, 张玉, 郭建军, 金霞, 顾小龙 申请人:浙江亚通焊材有限公司