雾化参数对Cu-0.2Ce预合金粉物理性能的影响

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摘要 本文研究了水雾化参数对cu-0.2ce粉末的粒度分布、松装密度、流动性等物理性能的影响。结果表明：保持其他雾化参数不变，适当的提高高压水压力和合金加热温度，均能使粉末细粉量增加、松装密度降低、流动性变差。

关键词 粉末粒度；松装密度；流动性

中图分类号O4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）49-0109-01

电触头是高、低压电器中重要的接触元件。随着电触头制造水平的不断发展和进步，特别是满足节约银等贵金属的需要，以铜代银触头材料的研究受到重视[1]。纯铜元件使用中表面易生成氧化膜，导致接触电阻增大并易产生过高的导电温升。因此，在铜基体中引入第二相是目前电接触材料设计的重要方向。有研究发现[2]稀土元素可以改善材料的接触性能，增加电导率，提高抗氧化性和基体强度。本文利用水雾化法生产Cu-0.2Ce预合金粉。而雾化喷嘴的设计、高压水水压力、熔体温度等参数的选取，对合金粉末性能影响很大[3]。本文通过水雾化制备Cu-0.2Ce预合金粉工艺研究了水雾化工艺参数对粉末物理性能的影响。

1 实验方法

以电解铜（纯度>99.95%）、工业纯铈（纯度>99.9%）为原料，采用WHZF-25雾化制粉设备生产预合金粉，每炉熔炼合金2kg。实验工艺流程如图1所示：

2 实验结果与讨论

2.1 合金加热温度对粉末物理性能的影响

分别保持水压20Mpa、水流量40m3/h、环缝宽0.7mm、水锥角26°，漏嘴直径5mm等工艺参数和操作方式不变，使加热温度分别为1 150℃、1 200℃、1 250℃和1 300℃，雾化后所得生粉流动性、松装密度和粒度组成见表1。

粉末号 合金加热温度（℃） 流动性（s/50g） 松装

密度（g/cm3） 粒度组成（%）

由表1可以看出，当其他雾化参数和操作条件不变时，合金加热温度越高，细粉率增加、松装密度降低、流动性变差。

当温度从1150℃增加到1 200℃时，小于25μm的粉末质量分数增加了1个百分点；而当温度从1 250℃增加到1 300℃时，温度同样增加了50℃，但小于25μm的粉末仅增加了0.1个百分点。可见，提高温度能提高雾化效率，得到更细粒度粉末，但是过高的熔化温度会造成电弧炉材料严重侵蚀和炉体寿命缩短，故温度不宜过高。

熔体的物理性能参数如粘度、表面张力等在雾化过程中对粉末的粒度也有着一定的影响，而熔体的温度又在很大程度上影响着粘度和表面张力。熔体的粘度系数与温度的关系[4]为：

η=Aexp（E/RT） （1）

式中：E为粘流活化能；A为常数； R为气体常数；T为绝对温度；η为粘度系数。从（1）式可见，熔体的温度越高，其粘度就越低；而表面张力也是随着温度的升高而降低。雾化时，高压水流击碎熔体所需的能量就会减少。而当温度超过一定值时，细粉末的增加量很少，原因是雾化时不可避免的与空气接触。随着温度的升高，熔体的氧化趋势加强，降低了熔体的流动性，粘度增加。当其作用与因温度升高而降低熔体粘度的作用相抵消时，再升高熔体温度，雾化粉的粒度也不会明显增加，因此过高的熔体温度是没有必要的。

2.2 高压水压力对粉末物理性能的影响

分别保持水锥角26°、水流量40m3/h、环缝宽0.7mm，合金加热温度1 200℃，漏嘴直径5mm等工艺参数和操作方式不变，使水压分别为25MPa、20MPa、15MPa，雾化后所得生粉流动性、松装密度和粒度组成见表2。

由表2可以看出，当其他雾化参数和操作条件不变时，高压水压力越高，所得生粉粒度越细、松装密度越低、流动性变差。这是因为随着压力的增加，雾化水的出口速度增大，动能也增大，因而冲击熔体更加剧烈，使熔体破碎更加充分。当压力从15MPa增大到20MPa时，小于25μm的粉末质量分数增加了1.7个百分点；而当压力从20MPa增加到25MPa时，压力同样增大5MPa，但小于25μm的粉末仅增加了0.4个百分点。因此，不可一味靠加大高压水压力提高细粉率。

3 结论

1）其他条件不变时，合金加热温度越高，细粉率增加。当温度超过一定值时，细粉末的增加量很少；

2）其他条件不变时，高压水压力越高，所得生粉粒度越细、松装密度越低、流动性越差。当压力超过一定值时，粉末粒度增加很少，因此不可一味靠加大雾化高压水的压力提高细粉率。

参考文献

[1]胡子龙.贮氢材料[J].化学工业出版社，2002：200-202.

[2]吕海波，等.熔体过热度对雾化过程的影响[J].特种铸造及有色金属，2002(3)：1-3.