[发明专利]一种对还原铁粉进行高效循环表面纳米化的设备及方法

说明书

本发明公开了一种对还原铁粉进行高效循环表面纳米化的设备及方法，属于软磁材料及粉末冶金技术领域。本发明的表面纳米化方法包括：(1)将铁鳞或精矿粉还原获得高纯还原铁粉；(2)将所得高纯还原铁粉经气力输送单元以一定喷射速率喷射到不锈钢板上；(3)对铁粉经收集罩收集，通过卸料阀、输送机和提升机运送至粉末储存库中，再通过气力输送单元运送至不锈钢板进行表面纳米化处理，形成粉末输送‑表面处理的循环。本发明工艺简单、成本低，能够对还原铁粉进行长时间循环的表面处理，有效减少表面处理过程中，还原铁粉受力不均的缺陷，提高了粉末处理产量。

技术领域

本发明涉及软磁材料及粉末冶金技术领域，更具体的说，涉及一种对还原铁粉进行高效循环表面纳米化的设备及方法。

背景技术

粉末冶金的快速发展，对铁基粉末提出了高成型性、高密度、高电感和低损耗等新要求。当前使用的铁基粉末主要包括雾化铁粉(分为气雾化铁粉和水雾化铁粉)、扩散合金粉、还原铁粉等。气雾化铁粉是通过流体高速旋转，使液体破碎成小液滴，凝固后形成的粉末，一般为球形或类球形；而水雾化铁粉呈不规则形状，颗粒表面不平，压缩性好但不易包覆，绝缘性差。雾化铁粉在熔炼过程中易烧损、表面不均匀、成分偏析的缺点，限制了其在制备合金粉末和后续软磁铁芯压制等环节的应用。还原铁粉因为其制作工艺中，碳消耗量、二氧化碳排放量偏高，铁矿粉易黏结失流导致的材料利用率低、质量不稳定等问题，难以投入实际使用；同时，还原铁粉的形貌不规则且难以控制，因此很难投入使用。

但是，通过对还原铁粉的制作工艺进行改善，通过氢还原加工制备还原铁粉，相比于雾化铁粉，一吨产品碳消耗量和碳排放量从0.68t、2.51t降至“双零”，还原温度由1150℃降至960℃以下，还原时间由5～7天降至15h以内。还原铁粉摒弃了雾化铁粉冗长的制备过程，从根本上解决了铁矿粉还原工艺碳消耗和碳排放的难题，大幅度降低了能源消耗。通过雷蒙破+万能破的复合破碎方式，制备的还原铁粉相比于雾化铁粉有更高的致密度、更好的吸波效果和更优秀的形状各向异性。

同时，通过对还原铁粉进行表面处理，可以在应力积累的过程中，使得晶粒和亚晶粒由于位错墙和位错缠结的形成被分割成纳米晶。表面纳米晶之间大量晶界又可以为反应原子提供理想通道，增强扩散动力学，有助于后期合金粉末的制备。同时，表面纳米晶之间研究表明，铁基软磁粉末的形貌和性能将直接决定软磁铁芯及后续产品的质量。但现有技术对还原铁粉进行表面纳米化处理时，会由于还原铁粉自身形貌以及受力不均等原因，导致处理效果不佳。

对于粉末和块体的表面纳米化处理，已有相关研究。如，中国专利申请号为CN201010535464.4(申请日为2010年11月1日)的申请案公开了表面处理还原铁粉及其制造方法，该申请案通过还原-缓慢氧化法，对约20～100g的氧化铁，在低氧的还原性气氛下，以约200～650℃的还原温度进行约1～6小时的处理，之后对表面进行缓慢的氧化，得到在表面(表面稍被氧化)形成稳定的钝化层(氧化铁层)的微细还原铁粉，再经过球磨等方式进行破碎处理，之后(或是同时)加入磷酸进行搅拌混合。

又如：中国专利申请号为CN202022287299.7(申请日为2020年10月14日)的申请案公开了一种卧式球磨铁矿精粉品位提升机，该申请案通过手动加料进入球磨机，对原料进行二次破碎，实现表面处理，提高铁矿精粉的品位。

但以上仅能实现对块体表面或是少量粉体表面进行表面处理。在处理过程中，不仅无法让块体或是粉体的表面均匀受力，因此无法对表面处理结果进行准确的表征和预测，影响制备后续产品(如磁粉芯等)的性能；同时，现有的对表面处理技术大多局限于实验层面，一次性处理量较少，而提高处理后产品的产量又会导致块体或粉末表面处理效果的下降或是粉末在运输过程中的沉积。

发明内容

1.要解决的问题