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粉末冶金產品

銅粉末的首要應用是銅錫粉混合,來制造青銅件。在二十世紀二十年代早期,座落在美國新澤西州卡爾特萊特自治區的金屬精練(USMR),開始生產電解銅粉。此工廠面積小,擁有大的陰極槽。在生產高峰期,粉末工廠每月銅粉大約455噸。在20世紀八十年代中期,熔煉和電解精煉企業被迫關閉,由于卡爾特萊特工廠關閉,盡管有些企業試圖生產電解銅粉,美國再也沒有電解銅粉產品生產。如今,電解銅粉產地有歐洲、日本、俄羅斯、印度和南韓。

電解銅粉顆粒具有樹枝狀的特性,通過調整工藝松裝密度小于1克/立方厘米,生坯強度大于35MPa。通過調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銅粉,其形狀為球形或不規則形狀。霧化粉末的物理性質(比如:松裝密度,流動性,顆粒尺寸及生坯強度)與工藝條件有關,比如:特定的添加劑,熔煉溫度,霧化壓力,還原溫度和對粉末的后處理。通過氧化還原后粉末的中位徑10微米,松裝密度小于1.5克/立方厘米,生坯密度大于20MPa。霧化后的粉末粒徑和還原溫度是決定粉末產品的關鍵因素。

霧化并氧化還原粉末的性質與電解銅粉在應用上基本一樣,應用方面例外的是需要樹枝狀的粉末和非常低的松裝密度。

加工自潤滑銅錫基含油軸承(內部有孔隙)是粉末冶金獨有的特性。此類軸承被燒結到一定的密度,孔隙含油率可以達到10~30%。此類軸承需要定期潤滑,以確保在設備壽命周期內安全運行。1920年自潤滑軸承首次用在別克汽車上。在其它工業的使用是相當大的,改變了家用設備的產業。自潤滑軸承的制造大約消耗了銅粉產量的55%。

Cu-Pb和Cu-Pb-Sn軸承用于汽車、渦輪、止推墊圈和工業泵設備上。鋼背材料已經代替了鑄造和鍛造青銅軸承,粉末覆蓋在鋼基體上,通過燒結和軋制達到一定的致密度,最終產品的孔隙率小于0.25%。

通過霧化生產黃銅粉和鎳銀合金粉,黃銅粉中鋅含量在10%~30%,有時鉛被加入來提高機械性能。其在鎖件、儀表指針和駕駛裝備上得到了應用。由于黃銅漂亮的顏色,其被用于裝飾性的金屬獎牌。重2.6千克的黃銅粉末冶金部件最近被用于機器人胳膊部位。燒結密度為7.7克/立方厘米的燒結件其拉伸強度達到193MPa,伸長率達到14%。大量的粉末冶金件表明了粉末冶金工藝對銅基材料的使用是非常有潛力和創造性的。

在2002年全世界銅粉末使用量估計在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%同鐵粉混合來生產粉末冶金部件,12%用于滲透燒結粉,10%用于黃銅,10%用于其它應用如:摩擦材料,化學,W-Cu和Mo-Cu重金屬,涂層,油漆,糊劑和墨水。
在北美及全世界粉末生產公司經過合并重組。20年前,北美主要有八家銅粉生產廠家,今天已經減到4個,可能會進一步萎縮。

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