青铜粉产品概述及技术工艺发展趋势分析

第一节 产品定义、性能及应用特点

青铜粉是一种金黄色合金粉末，俗称金粉。由铜、锌、锡、锑等金属粉混合而成，颗粒细，附着力强。适用的物体与铝粉基本相同。青铜粉具有良好的耐磨性、冲击韧性和较高的强度，所以被广泛应用于铜基含油轴承、摩擦、减摩材料、双金属材料、密封材料、金刚石工具以及导电功能材料等 行业 。

663青铜粉按照松装密度可分为两种。松装密度低于3.5g/cm3的称为低松比粉末，这种粉末具有较好的成形性，一般可用于含有轴承、金刚石工具等领域。松装密度高于3.5个g/cm3的称为高松比粉末，这种粉末具有较高的压制性和流动性，一般用于自动化程度较高的双金属板、双金属衬套等 行业 。

第二节 发展历程

青铜是人类历史上一项伟大发明，它是红铜和锡、铅的合金，也是金属冶铸史上最早的合金。青铜发明后，立刻盛行起来，从此人类历史也就进入新的阶段－青铜时代。

中国使用铜的历史年代久远。大约在六、七千年以前我们的祖先就发现并开始使用铜。1973年陕西临潼姜寨遗址曾出土一件半圆型残铜片，经鉴定为黄铜。1975年甘肃东乡林家马家窑文化遗址（约公元前3000左右）出土一件青铜刀，这是目前在中国发现的最早的青铜器，是中国进入青铜时代的证明。相对西亚、南亚及北非于距今约6500年前先后进入青铜时代而言，中国青铜时代的到来较晚，但却不能否认它是独立起源的，因为中国存在一个铜器与石器并用时代，年代距今约为5500~4500年。中国在此基础上发明青铜合金，与世界青铜器发展模式相同，因而可以排除中国青铜器是由境外传播而来之说。

上世纪我国根据工业发展的具体情况，对青铜粉的研发及应用投入了大量的人力物力，使之在较短的时期内取得了显著的效果，不但满足了我国工业快速发展的需求，也使青铜粉 行业 脱颖而出，逐步形成完整而独立的学科，使青铜粉的应用从最初的被动选择形成一个积极和不断发展的新兴 行业 。

我国青铜粉的应用推广，已走过了从幼稚到逐步成熟的历程，早期在我国物资匮乏的年代，主要应用于国产设备上，产量少价格低，技术粗糙。上世纪90年代初期，随着我国改革开放的深入发展，随着工业的迅速发展和民用 行业 发展的需要，国内各青铜粉厂家相继开发了自身的青铜粉系列，其工艺水平和产品质量都已成熟。

第三节 产品技术发展现状

国外工业用铜粉的生产始于20世纪20年代，当时的生产工艺主要有电解法和氧化还原法两种。50年代之后又出现了置换沉淀法、水治法及雾化法等新的生产工艺。我国1958年开始进行电解铜粉的生产实验，并于60年代中期取得成功。目前，国内铜粉生产工艺主要有电解法、雾化法和还原法三种。

我国第一条铜粉生产线建于上世纪70年代，随着国民经济的快速增长，80年我国铜粉的需求量开始迅速增加，一批新建铜粉生产企业也相继建立起来。

由于生产工艺简单、投资小，我国90%的铜粉都是采用电解法生产。电解法所用的电流强度较高，金属粉末沉积在阴极上，刮下来再经过加热软化处理即成。制成的粉末较纯且具有不规则之枝桠状。虽然电解法生产的铜粉纯度较高，压制性好，但是生产能耗高，从而成本高，环境污染严重。

雾化法就是将熔融的金属压入喷嘴，再以压缩空气、水或惰性气体吹散成极小的金属颗粒珠，制成的金属粉末多呈球形或泪滴形。雾化法有成本低、污染小的优点，可生产出低松比的铜粉，但技术要求较高。国外从上世纪60年代就开始采用雾化法生产铜粉，即雾化--氧化--还原法，简称ＡＯＲ法。我国近几年才开始着手 研究 这项技术。

还原法就是利用氢气、一氧化碳等还原性气体将金属化合物（通常是氧化物）还原成多孔而疏松的团块，然后再经研磨即成。此法制成的粉末多呈不规则形。

据专家介绍，铜基粉体材料包括电解铜粉、低松装密度水雾化铜粉、铜合金粉、青铜粉、纳米铜粉和喷涂用抗氧化仿金铜合金粉等六大类。

电解铜粉呈浅玫瑰红树枝状粉末，在潮湿空气中易氧化，能溶于热硫酸或硝酸。广泛应用于金刚石工具、粉末冶金制品、磨擦材料、电碳制品、导电油墨等。

低松装密度水雾化铜粉呈浅玫瑰红不规则粉末。主要应用于金刚石工具、粉末冶金零件、化学催化剂、碳刷、磨擦材料及焊接电极。

铜合金粉包括锡青铜粉和黄铜粉。锡青铜粉广泛用于粉末冶金含油轴承及金刚石工具;黄铜粉广泛用于轴套材料、金刚石工具等。

青铜粉用作油漆及化学试剂，陶瓷、搪瓷的颜料等。纳米铜粉粒径均匀、球形状、结晶度大、分散性好等。主要用于制造多层陶瓷电容器的终端和内部电极、电子元件的电子浆料等。

喷涂用抗氧化仿金铜合金粉主要用于高档装饰、装潢、加点表面喷涂、摩托车、汽车表面涂装、纺织物印染、陶瓷及工艺美术制作及塑料复合材料制造业等领域。近年来，高档建筑内外墙体、室内装饰均开始使用高品质仿金铜合金粉，同时，受日趋严格的环保要求，化学镀铜和电镀铜 行业 将逐步被喷涂高品质仿铜合金粉所替代，从而为这种产品应用开辟了十分广阔的市场前景。

第四节 产品工艺特点或流程

目前，青铜粉主要是采用雾化法制得的。雾化制粉的基本工艺流程主要为：

熔炼——浇注——雾化准备——雾化——粉末沉降——出粉——后续处理。

雾化制粉的方法有很多，如气体（空气、氮气、氩气、等）雾化、液体（水和油等）雾化、真空雾化、转盘雾化、辊桶雾化、电磁离心雾化、旋转电极雾化、振动电极雾化等。

雾化制粉的优点主要在于：

（1）容易制得所需成分的，纯度高和组织均匀的，且工艺性能好的优质金属粉末。

（2）粉末颗粒形状、大小和粒度分布等，均可在一定范围内调整。

（3）可以使用廉价原料（废金属等），且工艺流程短，设备简单，因而总体成本也低。

由于目前雾化青铜粉的技术目前还不成熟，现阶段用得较多的是铜锡扩散粉或铜锡混合粉。国内基于雾化铜粉的扩散青铜粉同样存在松比高、氧含量高、烧结强度低等缺陷，集中表现在：

1、类似于雾化青铜粉，松比和氧含量比较高；

2、由于锡粉在烧结时向表面扩散或其他原因，烧结后产品的表面有“绿”色，影响了产品外观；

3、烧结后强度低。一般进口粉烧结强度为21kg/cm2，目前国产粉仅为17kg/cm2，相对低的烧结强度限制了国产铜粉使用范围；

4、烧结尺寸稳定性差。铜粉和锡粉进行混合时，由于锡粉较细容易产生偏析，导致了烧结时同一批次产品有大有小或同一产品变形严重，严重影响到整形后尺寸的精度。

5、封闭孔隙率高。国产铜粉表面形状虽然不规则，但整体看表面比较光滑，颗粒内部也没有形成孔隙，含油轴承的封闭孔隙率比较高，导致相同密度的产品出现含油率不足的现象。

希望国产铜粉能克服上述问题，争取达到国外铜粉的水平，打破在高端铜粉市场进口粉一统天下的局面。

第五节 国内外技术未来发展趋势 分析

随着现代粉末冶金技术的发展，出现了一系列新的制粉技术和工艺，使金属粉末的制备和生产满足了高性能粉末冶金材料和制品对原料粉末的要求。

1、金属粉末雾化技术

在现代粉末冶金雾化制粉技术中，高压水雾化法、离心雾化法、旋转盘雾化法及超声雾化法是目前应用和 研究 的热点。其中高压水雾化工艺发展最快，在低合金和高合金钢粉制备中具有重大的经济效益和技术效果是当前钢铁粉末生产的重要发展方向之一。

离心雾化和旋转盘雾化法在快速冷凝制粉工艺中得到了充分的应用，派生出多种新型的快冷制粉新技术和新设备。中南工业大学除研制成功快速冷凝多级冲击雾化技术装置外，还研制了双极电弧熔炼二次雾化制粉装置，采月双电极设计，不仅可以雾化熔点很高的合金(约2400℃)，还克服了单电极熔不透的缺点，避免阻嘴，从而可以实现粉末的连续生产。

2、机械合金化制粉技术

机械合金化制粉工艺自70年代问世以来，就受到了人们的重视，它是粉末冶金取得突破性进展的新工艺之一。

采用机械合金化制粉工艺研制的合金粉末，可以根据需要任意选择组分，各组分的含量也可任意调整可为研制某些特殊性能的合金提供优质原料，使采用粉末冶金工艺制取高性能的新材科成为可能。采用机械合金化制粉工艺开展非晶粉末、金属间化合物粉末制备 研究 工作为制备大块非晶材料和解决金属间化合物成型加工同题奠定了基础。此外，采用机械合金化工艺，将各种粉末冶金原科在高能球磨机中通过机械合金化过程制成质点高度弥散的、纯净细小而均匀的弥散强化高温合金粉末，是制备氧化物弥散强化合金的先决条件。

3、自蔓延高温合成技术

自蔓延高温合成是近三十年来发展起来的制取材料，特别是高温、难熔和耐磨材料的新方法。采用自蔓延高温合成工艺制取粉末材料，成本低廉，性能优异。倒如用金属钛粉制取TiC粉，自蔓延高温合成法的成本约为传统方法的50%，而以TiO2为原料制取TiC粉末，成本仅为传统方法的13%，研磨性能可以与金刚石磨料相比，这是传统方法生产的TiC不可能达到的。自蔓延高温合成工艺可以制取多种粉末材料，诸如碳化物、氮化物、碳氮化物、氢化物、硅化物、硼化物、硫化物、金属间化合物，等等，该法是一种实用性强、很有发展前途的制粉新工艺。

4、超微粉末制备技术

超微金属粉末一般是指粒径为10~1000A的微细粒子，具有异常的物理化学性能，是一种新型的粉末冶金材料和原材料。超徽粉末的制备方法有：沉淀法、电解法、汞合法、羰基法、溶胶——凝胶法、冷冻干燥法超声粉碎法、气体蒸发法、油面蒸发法和等离子法等等。

由于超微粉末具有很好的应用前景，其研制工作引起了世界各工业国家的重视。我国在超徽粉末 研究 方面也很活跃。核工业部第八 研究 所采用真空蒸发法制备超细铝、铜等粉末。用醇盐法和溶胶——凝胶法制取超细粉的 研究 在我国也很活跃，并且取得了不少成绩。倒如用醇盐法制得了超细Nd(OH)3和Nd2o3粉末，粒度为0.01~0.05nm；用溶胶凝胶法制得了粒度为0.02~0.03nm的含2.5m0l%Y2O3的ZrO3粉口。

尽管如此，超细粉末及其应用仍是粉末冶金领域的前沿课题之一，要进行大规模的工业生产以及实际应用，仍有许多基础 研究 工作要做，如蒸发和凝聚、化学气相反应沉积、粉末成型和生长过程等理论问题；如何控制超徽粉末的粒度、粒度组成及粒形；以及超微粉末的结晶结构、化学反应、电磁、光学、热力学特性等等。

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