粉末冶金生产过程

随着人类采用机械粉碎法制得金、银、铜和青铜的粉末，用作陶器等的装饰涂料，早期粉末冶金就此诞生。此后，1890年美国的库利吉发明用粉末冶金方法制造灯泡用钨丝，则标志着现代粉末冶金工艺走进生产生活中。到1910年左右，人们已经用粉末冶金法制造了钨钼制品、硬质合金、青铜含油轴承、多孔过滤器、集电刷等，逐步形成了整套粉末冶金技术。

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，均属于粉末烧结技术，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。

粉末冶金包括制粉和制品。其中制粉主要是冶金过程，和字面吻合。而粉末冶金制品则常远远超出材料和冶金的范畴，往往是跨多学科（材料和冶金，机械和力学等）的技术。尤其现代金属粉末3D打印，集机械工程、CAD、分层制造技术、数控技术、逆向工程技术、材料科学、激光技术于一身，使得粉末冶金制品技术成为跨更多学科的现代综合技术。

粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。

（1）我们能够利用粉末冶金技术生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。

（2）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料（如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等）具有重要的作用。

（3）通过粉末冶金容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。

（4）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。

（5）可以实现近净形成和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。

（6）粉末冶金技术充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。

我们常见的机加工刀具，五金磨具，很多就是粉末冶金技术制造的。

1、制备原料粉末

现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。而机械法可分为：机械粉碎及雾化法；物理化学法又分为：电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。

2、粉末成型为所需形状的坯块

粉末成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。此外还可使用3D打印技术进行胚块的制作。

3、坯块的烧结

烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和多元系的固相烧结，烧结温度比所用的金属及合金的熔点低；对于多元系的液相烧结，烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低，而高于易熔成分的熔点。除普通烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。

4、产品的后序处理

烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，取得较理想的效果。

1、粉末冶金高温合金

粉末冶金高温合金（俗称超合金）是制造高推比新型航空发动机零部件的最佳材料，粉末冶金高温合金与传统铸锻合金相比，其晶粒细小、组织均匀、无宏观偏析、合金化程度高、疲劳性能高、加工性能好。粉末冶金法可以实现近终形工艺成形，因而节约材料，成本低。

粉末冶金技术已成为航空发动机关键热端部件和其他多种新材料的优选制备技术，粉末冶金高温合金主要用于制造航空发动机涡轮盘、压气机盘、鼓筒轴、封严盘、导风轮和涡轮盘高压挡板等高温承力转动零件。在粉末冶金高温合金领域开展研究的国家有美国、俄罗斯、英国、法国、德国、日本、中国、意大利、瑞典等，美国、俄罗斯处于领先地位。

2、粉末冶金钛合金

钛及钛合金原料和产品的主要制备工艺包括：钛的提取和精炼技术，熔炼工艺，粉末冶金工艺和加工成型技术。而其中钛的粉末冶金（P/M）是一种完全不同于其他技术的钛零件生产方法，粉末冶金生产零部件，用的是粉末而不是海绵钛[5]。

粉末冶金某些制粉方法可以避免传统钛冶金生产的浪费，不需要真空电弧重熔（VAR）、电子束冷床炉熔炼（EBCHM）、等离子冷床炉熔炼（PAM）；粉末可以直接形成任何形状和轧制成品，实现近净成形。

当前，粉末冶金技术应用于众多行业和领域，粉末冶金已经走进你的生活，但它正在以某种方式发生着，并存在于我们的日常生活。粉末冶金技术在我们生活中的应用随处可以看到，例如：

1、在船舶、航天产业中的应用：座椅皮带零件;出油阀压紧座;客机襟翼螺旋密封;火箭燃烧器装置。

2、在消费品中的应用：手表表壳和相关零件;眼镜零件;摄影机的三角架体;MIM吉他调谐器罩。

3、医疗与牙科中的应用：正畸支架零件;外科手术器械;可植入MIM零件;膝盖植入物零件。

4、在汽车产业中的应用：发动机的摇臂;换挡杆;涡轮增压器叶片。

5、在军品与防务中的应用：枪的扳机;“安全与打开保险”转子;手枪上弯夹紧安全零件。

6、在IT、电子仪器和通讯中的应用：光导纤维零件;冷盘和散热器;手机零件。

粉末冶金工艺主要包括产品设计、模具设计、质量检测、混合、成型、脱脂、烧结、二次加工等8个重要环节，其中针对产品特性决定是否需要进行表面处理。

通过对进入新世纪以后，粉末冶金技术得到了快速的发展，从现阶段看，粉末冶金技术正向着高精度化、高性能化以及低成本化的方向发展。可以预测今后粉末冶金产业发展的方向主要有：

1、利用注射成形技术制备复杂形状高温合金、钛合金零部件，提升纯净化熔炼、雾化制粉、快速成形、热等静压和特殊热处理等关键装备的制造技术；

2、高品质粉末制备与预处理技术：通过纯净化熔炼和雾化制粉技术制备颗粒细小、氧含量低、纯净度高的镍基、钛基合金粉末及各种喷涂合金粉末，掌握粉末粒径、氧含量、非金属夹杂控制的关键技术；

3、继续加大对3D打印（增材制造）技术的研究，对低成本钛粉、微细球形粉的的制备工艺、航空复杂结构件制造控制、增材制造设备大型化的研制；

4、利用粉末冶金新工艺、新方法开发高性能难熔金属、超高温合金和氧化物弥散强化合金等新型高温结构材料。

粉末冶金是制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术，粉末冶金工艺的基本工序是：原料粉末的制备 - 粉末成型为所需形状的坯块 - 坯块的烧...[查看全部]

说起粉末涂装，大家可能只对静电粉末喷涂比较熟悉，不过实际上粉末涂装除了静电喷涂法，还有有粉末电泳法、火焰喷射、流化床法及静电流化床法等。

静电粉末喷涂法一般是工件接地，喷枪带负髙压电，载荷的粉末粒子在静电场的作用下飞向接地的待涂工件上，达到均匀的涂层。然后在固化炉中流平形成均匀的薄膜。喷涂过程中剩余的粉末，通过粉末回收装置回收然而再重复利用。采用此种粉末涂覆方法的较多。为今后发展方向。

它的特点是：

(1)涂膜的均匀程度较好，粉末的损失较少。

在冷态下涂淠，一般一次喷涂可达100微米左右。

粉末电泳法是将树脂粉末分散于电泳漆中，按电泳涂装的方法附着在工件的表面，烘烤时树脂粉末和电泳漆基料融为一体形成涂层。它具有电泳涂装的优点。例如沉积时间短、生产效率高，膜厚均匀并易于通过电压来调整厚度。另外避免了粉末涂装普遍存在的粉尘问题。该方法存在的缺陷是由于水分的作用，烘烤时涂层会产生气孔，且烘烤温度较高；另外，涂层要比普通电泳漆厚，一般在40~100m。

流化床法是将工件预热到高出粉末熔融温度20℃以上的温度，然后浸在沸腾床中使粉末局部熔融而粘附在表面上，经加热熔合形成完整涂层。流化床法只适合于厚壁型热容量大的小工件，热容量小的薄板件不适合。工件预热温度越高，涂层越厚，一般都在100~300m之间。要形成100m以下的薄涂层，不宜采用流化床法。另外，流化床法涂装时，由于树脂受热温度高，时间长，在烘烤以后往往采取水强制冷却，减少热分解作用。

粉体放在开口的容器中，容器的下部安装用有石英砂和环氧树脂按一定的配比制成的多孔板。多孔板的孔径一般在0.04-0.08微米左右。在容器的下部通以压缩空气，使容器里面的粉末浮动起来，从而形成流态状。当加热的工件浸入浮动的粉层中时，工件表面会被上粉末。此方法中过过调整压缩空气的压力，可调整浮动粉末层的高度，以适应不同尺寸工