表7-1　金属粉末制备方法

机械法制造金属粉末是用机械将金属或合金原料粉碎成粉末,粉碎过程中,其化学成分基本上没有变化。雾化法也属于机械粉碎法,只不过被粉碎的不是固体而是熔融液体。

机械粉碎法是一种独立的制粉方法,也可作为某些制粉方法的补充工序。例如,用于粉碎由还原法制得的海绵铁块等。

机械粉碎是靠压碎、击碎和磨削等作用,将块状金属或合金粉碎成粉末。根据物料的最终粒度,把粉碎过程分为粗碎和细碎。粗碎所用的设备有碾碎机、双辊滚碎机、颚式破碎机、锤式破碎机,切削破碎机等。细碎所用的设备有锤磨机、律磨机、球磨机等。

所有金属和合金虽然都可进行机械粉碎,但实践证明,机械研磨较适用于脆性材料。塑性金属和合金可用涡流研磨和冷气流粉碎等方法进行粉碎。

表7-2　铁粉的制备方法和一般特征

1.球磨法

机械粉碎法中使用最多的是球磨法,球磨法又分为滚动球磨、振动球磨及波动球磨。其中滚动球磨机是最基本的。因此,研究滚动球磨的规律对了解球磨机的粉碎原理和正确地使用球磨机是十分必要的。

(1)球磨机内磨球的运动状态及对物料的粉碎效果。球磨机粉碎物料的作用主要取决于球和物料的运动状态,球和物料的运动又取决于球磨筒体的转速。球和物料的运动有三种基本情况,如图7-1所示。

①球磨机转速很慢时,球和物料沿筒体上升至一定坡度角后会落下来,称为滑落。这种情况下,物料的粉碎主要靠球的摩擦作用。如图7-1(a)所示。

图7-1　球磨筒内球和物料随转速不同的三种状态(www.daowen.com)

(a)低转速 (b)适宜转速 (c)临界转速

②球磨机的转速较高时,球在离心力的作用下,随筒体上升至比第一种情况更高的高度后在重力的作用下掉落下来,称之为抛落。这时物料的粉碎除了靠球与球之间的摩擦作用外,还靠球落下的冲击作用,其效果最好,如图7-1(b)所示。

③继续增加球磨机转速,至离心力超过球的重力时,球将紧贴筒体衬板壁,并和筒体一起回转。在这种情况下,物料的粉碎作用就停止了。称这种转速为临界转速,如图7-1(c)所示。

(2)球磨筒的转速。前已指出,球的运动状态是随筒体的转速而变化的。实践证明,当球磨机的工作转速n=0.70～0.75Nq时,球体发生抛落;当n＜0.60Nq时,球体以滑动为主。磨球处在不同运动状态时物料的粉碎作用是不同的。生产实践中采用适当的转速使钢球产生运动以粉碎较细的物料。

球磨法常用的振动球磨机如图7-2所示。

图7-2　振动球磨机示意图

1.筒体 2.偏心轴 3.马达 4.弹簧 5.弹性联轴节

2.涡流粉碎法

一般机械粉碎只适用于粉碎脆性金属和合金,而涡流粉碎法可用于粉碎较软的塑性金属如纯铁粉。涡流粉碎机也称汉米塔克研磨机,其结构如图7-3所示。

涡流法粉碎的原理是：在机壳内装有两只旋转方向相反的螺旋桨,它们各以3000r/min的高速旋转,形成两股相对的气流,气流带动物料颗粒互相撞击,同时物料与机壳和螺旋桨之间也有撞击,从而达到粉碎的目的。涡流法粉碎的金属粉末较细,为防止粉末氧化,一般需向粉碎室通入惰性气体或还原性气体。

图7-3　涡流粉碎机结构示意图

1.研磨室 2.涡旋桨 3.料斗 4.泵 5.集分箱 6.空气分离器