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銅粉末的生產(chǎn)和在冶金制品中的應(yīng)用
2018-03-27
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admin
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在粉末冶金領(lǐng)域，用純銅粉生產(chǎn)電子和導(dǎo)熱零部件。含有錫、鋅、鎳、或者鐵的銅合金被廣泛用于汽車、草地公園設(shè)備、工具和電子工業(yè)。銅粉最多使用在自潤(rùn)滑軸承上，另外是Fe-Cu預(yù)混合，化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域的滲析和摩擦材料部件。
銅粉重要和特色的應(yīng)用是粉末冶金領(lǐng)域。在此領(lǐng)域的材料不是通過熔煉和鑄造得到的，例如：彌散強(qiáng)化Cu-Al2O3用來強(qiáng)化和制造焊接電極（用于汽車和其它工業(yè)領(lǐng)域），用于電子部件的熱管理領(lǐng)域W-Cu和Mo-Cu，此類材料需要控制其孔隙率。自潤(rùn)滑軸承和過濾器是粉末冶金領(lǐng)域典型的應(yīng)用。這些材料要求控制適當(dāng)?shù)目紫堵?，以此含油量達(dá)到優(yōu)良的潤(rùn)滑效果。
銅粉末通過金屬注射成型工藝可以制造成復(fù)雜形狀的電氣和電子部件，這種產(chǎn)品具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。我們可以使用高純銅粉，通過提高零件的最終密度來提高導(dǎo)電性和熱導(dǎo)率。注射成型工藝可以提高銅粉的致密度，產(chǎn)品的導(dǎo)電率和熱導(dǎo)率隨之提高。
粉末冶金產(chǎn)品
銅粉末的首要應(yīng)用是銅錫粉混合，來制造青銅件。在二十世紀(jì)二十年代早期，座落在美國新澤西州卡爾特萊特自治區(qū)的金屬精練（USMR），開始生產(chǎn)電解銅粉。此工廠面積小，擁有大的陰極槽。在生產(chǎn)高峰期，粉末工廠每月銅粉大約455噸。在20世紀(jì)八十年代中期，熔煉和電解精煉企業(yè)被迫關(guān)閉，由于卡爾特萊特工廠關(guān)閉，盡管有些企業(yè)試圖生產(chǎn)電解銅粉，美國再也沒有電解銅粉產(chǎn)品生產(chǎn)。如今，電解銅粉產(chǎn)地有歐洲、日本、俄羅斯、印度和南韓。
電解銅粉顆粒具有樹枝狀的特性，通過調(diào)整工藝松裝密度小于1克/立方厘米，生坯強(qiáng)度大于35MP。通過調(diào)整沉降工藝和粉末的后處理，松裝密度可以提高。
在美國，通過水霧化和氣霧化工藝加上氧化還原法可以生產(chǎn)銅粉，其形狀為球形或不規(guī)則形狀。霧化粉末的物理性質(zhì)（比如：松裝密度，流動(dòng)性，顆粒尺寸及生坯強(qiáng)度）與工藝條件有關(guān)，比如：特定的添加劑，熔煉溫度，霧化壓力，還原溫度和對(duì)粉末的后處理。通過氧化還原試的粉末中位徑10微米，松裝密度小于1.5克/立方厘米，生坯密度大于20MP。霧化后的粉末粒徑和還原溫度是決定粉末產(chǎn)品的關(guān)鍵因素。
霧化并氧化還原粉末的性質(zhì)與電解銅粉在應(yīng)用上基本一樣，應(yīng)用方面例外的是需要樹枝狀的粉末和非常低的松裝密度。
加工自潤(rùn)滑銅錫基含油軸承（內(nèi)部有孔隙）是粉末冶金獨(dú)有的特性。此類軸承被燒結(jié)到一定的密度，孔隙含油率可以達(dá)到10～30%。此類軸承需要定期潤(rùn)滑，以確保在設(shè)備壽命周期內(nèi)安全運(yùn)行。1920年自潤(rùn)滑軸承首次用在別克汽車業(yè)。在其它工業(yè)的使用是相當(dāng)大的，改變了家用設(shè)備的產(chǎn)業(yè)。自潤(rùn)滑軸承的制造大約消耗了銅粉產(chǎn)量的55%。
Cu-Pb和Cu-Pb-Sn軸承用于汽車、渦輪、止推墊圈和工業(yè)泵設(shè)備上。鋼背材料已經(jīng)代替了鑄造和鍛造青銅軸承，粉末覆蓋在鋼基體上，通過燒結(jié)和軋制達(dá)到一定的致密度，最終產(chǎn)品的孔隙率小于0.25%。
通過霧化生產(chǎn)黃銅粉和鎳銀合金粉，黃銅粉中鋅含量在10%～30%，有時(shí)鉛被加入來提高機(jī)械性能。其在鎖件、儀表指針和駕駛裝備上得到了應(yīng)用。由于黃銅漂亮的顏色，其被用于裝飾性的金屬獎(jiǎng)牌。重2.6千克的黃銅粉末冶金部件最近被用于機(jī)器人胳膊部位。燒結(jié)密度為7.7克/立方厘米的燒結(jié)件其拉伸強(qiáng)度達(dá)到193MPa，伸長(zhǎng)率達(dá)到14%。大量的粉末冶金件表明了粉末冶金工藝對(duì)銅基材料的使用非常有潛力和創(chuàng)造性的。
在2002年全世界銅粉末使用量估計(jì)在5.9～6.4萬噸，北美使用量在2.2萬噸，歐洲為1.8萬噸，其它國家消耗量為4500噸。大約55%銅粉用于青銅件，13%同鐵粉混合來生產(chǎn)粉末冶金部件，12%用于滲透燒結(jié)粉，10%用于黃銅，10%用于其它應(yīng)用如：摩擦材料，化學(xué)，W-Cu和Mo-Cu重金屬，涂層，油漆，糊劑和墨水