不锈钢粉的高压水雾化制作-中国窑炉信息网

1 前言
　　不锈钢金属是指一系列在空气，水，盐的水溶液，酸以及其它腐蚀介质中具有高度化学稳定性的钢种。在空气中耐腐蚀的钢称为"不锈钢"，在各种腐蚀性较强的介质中耐腐蚀的钢种称为"耐酸钢"。通常，我们把不锈钢与耐酸钢统称为不锈耐酸钢，或简称为不锈钢。根据习惯用法，不锈钢一词常包括耐酸钢在内。由于不锈钢的优异的耐腐蚀性能,它的应用范围不断扩大，特别是不锈钢金属粉末，随着金属粉末制作工艺的进步，成为粉末治金、注射成形、涂料等行业中的重要的原材料。
　　2 不锈钢粉末的制作原理
　　2.1不锈钢粉末，可以采用不同的方法制作，目前工业化制作的方法，主要是采用气雾化法或水雾化法制作。其制作的原理是：将不锈钢金属在熔炉中熔化，经中间包过渡，注入到雾化区雾化。为了控制金属流的大小，在中间包的底部装入特制的限流漏嘴。进入雾化区的融熔金属液在漏嘴的控制下，呈稳定的液流柱垂直落下。在雾化区，来自喷嘴的高速水流或气流从不同的方向冲击金属液流，将液流击成碎块，分散成为不锈钢粉末。由于不锈钢在雾化时属于容易氧化的金属，在雾化时，单位体积的金属的表面积增大了千万倍，不采取一定的保护措施时，所得到的粉末表面会发生氧化，影响粉末的使用。如果不锈钢粉末表面氧化比较严重时，粉末的表面将呈黄色，严重时会全部发黑。采取了保护措施的粉，表面呈银灰色的金属光泽。
　　2.2 不锈钢粉末的化学成份：[1]
           表一、不锈钢粉末的化学成份：
牌号化学成份：(wt%)
C Cr Ni Si Mo Mn O Fe
304 0.03-2.0 18-20 10-12 0.7-0.8 <0.2 <0.05 余
304L <0.03 18-20 10-12 0.7-0.8 <0.2 <0.05 余
316 0.03-2.0 16-18 12-14 <0.1 2-3 <2.0 <0.05 余
316L <0.03 16-18 12-14 <0.1 2-3 <2.0 <0.05 余
　　不锈钢金属粉末的品种很多，表一所列出的是常用的几种。
　　2.3不锈钢粉的制作工艺
　　不锈钢粉末的制作：首先选用合适的雾化方法，可采用的方法有水雾化法和气雾化法，
　　[1][2][3][4] 其制粉工艺流程为：
　　选用优质不锈钢原料--中频感应炉内熔化--成份调整--脱氧除渣--雾化制粉--质量检测--筛分--包装入库
　　2.4高压水雾化制粉设备和工艺高压水雾化制粉设备有二种形式：
　　一种称为畅开式，其特征是雾化时，雾化环境与大气通，粉末如对氧敏感的话，则易氧化。所以采用畅开式的设备，一般用于制作对粉末的氧含量要求不高或不易氧化的硅铁粉、铬铁粉、铜合金粉、热喷涂用的镍基合金粉等粉末。采用畅开式水雾化设备生产金属粉末的单位很多，在上海地区有上海司太立公司、大通合金粉末有限公司、亿通宝合金粉末有限公司等。另一种是全封闭式，其特征是雾化时，雾化环境与大气隔绝，金属在低真空状态下进行雾化，它适合那些对氧敏感的金属，用全封闭式设备制得的金属粉末，其含氧量很低，能满足客户对含氧量低的要求。上海地区如崇明合金粉末厂等就是采用此种设备生产钴基合金粉末、镍基合金粉末、铁基合金粉末等各类合金粉末，高压水雾化法制作不锈钢粉末时，主要使用的设备有：
　　一：中频感应熔炼炉，用于熔炼的炉子，其容积大小可根据年产量定，一般选用一百公斤的，年产量在二百到三百吨左右。
　　二：高压水泵，水泵的压力10~50Mp,视不锈钢粉末的用途选用，常用的压力在25Mp。
　　三：全封闭式制粉装置，包括雾化喷嘴、中间包、旋流器等部分，这是粉末能否制作得好的关键设备，在雾化时，高温的金属遇到雾化介质水时，其中的热量迅速传递给水，使水气化，同时产生大量的水蒸气，使密封的雾化装置中的气压飞快的提高。为了保证操作人员的安全和雾化过程的顺利进行，必须不断地将产生的水蒸气移出雾化装置。
　　四：循环水水池，使用循环水池的目的，是为了不向环境排放富含金属离子的雾化废水，减少环境污染。循环水经沉淀、过滤处理后再用作雾化介质。有人建议采用去离子水，认为可以提高粉末的质量，经过我们的对比试验，发现采用循环水与采用去离子水，所制得的不锈钢粉末，在质量上没有出别。采用去离子水，由于要另外投资一套制作去离子水的装置，大约要增加百分之十五左右的投资额。同时，在日常生产中，去离子水设备的运作，无疑也增加了每公斤不锈钢粉末的制作成本，所以一般不采用。
　　五：筛分和包装设备、检测仪器等。
　　3 不锈钢粉末的应用
　　3.1 不锈钢磷片涂料
　　不锈钢磷片涂料用于重防腐涂料中，由于其本身的优良耐蚀性能，它的加入增强了涂层的耐化学药品性以及抗老化的性能，同时增强了涂层耐磨耐温度变化的性能。不锈钢磷片在涂层中与基体相互平行叠加排列，形成致密的防渗透层。据测算，在一到二毫米左右厚的涂层中不锈钢磷片层的分布可达到上百层，延长了介质渗透扩散的路程，使得介质须经过弯弯曲曲的路径才能渗透扩散到金属基体的表面。不锈钢磷片在涂层中形成了无数的微小区域，将环氧树脂中的微裂纹、微气泡切割分离开来，减少了涂层与金属基体之间的热膨胀系数之差，降低了涂层硬化时的收缩率以及涂层内部的应力。抑制了涂层龟裂、剥落，提高了涂层的粘结力和抗冲击性。
　　3.2 不锈钢抛丸
　　随着国内汽车、摩托车等行业的迅速发展，有色铸造行业对表面处理的要求越来越高，作为表面处理中常用的易耗品之一，不锈钢金属抛丸的用量也不断增加，一年要消耗上千吨。国内不锈钢抛丸市场大部分被埃文、福尔康等外国公司所垄断，市场价每公斤在三十五元左右。根据对国内用户的调查，发现生产不锈钢抛丸的市场需求量很大，目前每吨不锈钢抛丸的生

　　产成本：（资料为：二○○二年八月）
　　不锈钢原料：               七千到八千元
　　电力：                     二千元
　　雾化气                     三千五百元
　　人工：                     一千元
　　销售、包装等               一千五百元
　　合计：                     一万五千到一万六千元
　　每吨不锈钢抛丸的销售价，预计为三万元，每吨可获毛利一万五千元左右，以上计算不包括设备折旧、各种税等，利润须根据实际的生产量来确定。
　　3.3金属过滤砂简称金属砂、不锈钢砂，它是以高级不锈钢为原料，采用特殊技术开发的新型尖端过滤材料，世界上只有少数几个公司能生产，国内于九十年代初开发成功并投入大批量生产。金属砂是随着FDY和超细纤维设备技术的引进、外商为保证达到合同考核指标，作为专业软件技术（know-how）输入我国的，过去依赖进口，现在可以出口。从杜邦为中心的欧美各合纤厂，日本、韩国、台湾等地的合纤厂近几年广泛使用金属过滤砂。我国一些知名的涤沦长丝、锦沦长丝企业（中资、外资、合资）、紧跟世界上合成化纤工业技术发展和创新的潮流、相继采用金属砂。与金属砂相比，海砂（二氧化硅）、金刚砂（三氧化二铝）、玻璃珠、多层烧结金属网等在过滤的综合性能方面相差很大。使用金属砂有二大好处：第一、可以较大幅度地提高产品质量，产品的一等率一般可提高3-5个百分点，最高可达10个百分点，在纺多孔丝和一些高附加值的品种时，更是非金属砂莫属；第二、可延长组件使用周期至少一倍以上，这样可减少组件中成本较高的各种网、垫片用量，减少换组件的原料消耗，减少组件处理的费用，可明显降低生产成本。金属砂之所以受欢迎是由于它的特殊结构和性能；第一、不定形多边略带空必的构造使其具有较大的空隙率和比表面积，海砂、金钢砂都是实心的构造。过滤性能与过滤材料的空隙率和比表面的大小成正比。第二、尖锐的端缘等多突起形状，有利于分割高聚物凝聚成份。第三、不锈钢金属所特有的高抗压抗拉强度，使得金属砂很少破碎，可减少飘丝、断头。第四、金属的导热系数远远高于海砂等非金属，可使熔体温度更均匀。第五、使用简单、方便，不用水洗、不用筛洗，由于结构的特殊，甚至可以一个规格单一使用。（当然也可以不同规格，按不同配比使用）。目前国内外常用的规格有： 20/40目 40/60目 60/80目 80/120目。不锈钢粉末在其它方面也有许多应用，在此就不一一例举了。如果你需要不锈钢粉末制作设备或工艺，可与作者联系，同时代理各种金属粉末，价格面议，有关资料函索即寄。有问题请与作者沟通。

作者：上海市机电设计研究院东建中

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参考文献
[1] 东建中，水雾化合金粉末生产工艺,上海工程技术大学学报（自然科学版）第5卷第2期
[2] 东建中，高压水雾化法生产低含氧量金属粉末的实践,1990年全国热喷涂技术经验交流
会论文集，P38
[3] 东建中，金属粉末的二流雾化法制造工艺,金属世界，1995年第4期，P12
[4] 东建中，水雾化法制造超细金属粉末的工艺与设备,第五届华东地区焊接技术交流会
（1999 山东*济南）-上海市论文集，P97-98