采用机械破碎法生产电焊条专用镍粉的方法 【技术领域】
本发明涉及一种生产镍粉的方法，具体是一种采用机械破碎法生产电焊条专用镍粉的方法。
背景技术
目前，耐磨耐腐蚀堆焊焊条广泛使用于石油、化工等工业设备制造领域。然而，传统焊条在施焊过程中往往存在药皮开裂，飞溅大，焊缝凸起，成形恶化，以及脱渣困难等问题。此外，传统电焊条用镍粉粉末颗粒较细小，而且硫、磷含量往往较高，严重影响了焊接质量。采用硫、磷含量低的粗颗粒镍粉作为电焊条药皮可显著提高电焊条的焊接性能。目前，用于制备金属镍粉的生产方法主要有氧化还原法、电解法、雾化法、以及羰基法等。其中，电解法制备的镍粉形貌呈树枝状，粉末颗粒本身存在较大的内应力；雾化法制备的镍粉杂质含量较高；羰基法制备的镍粉粉末颗粒细小，而且制备过程中产生有毒无机物，造成严重的环境污染。这些方法制备的镍粉难以很好的满足电焊条用粉末的要求。氧化还原法制备的镍粉通常粉末综合性能较好，粉末硫、磷含量较低，并且在制备过程中无环境污染。然而传统的氧化还原法制备的镍粉通常粉末颗粒较细小，仍难满足电焊条用粉末的要求，需要进行工艺改进。
【发明内容】
本发明旨在提供一种生产电焊条专用镍粉的方法，以克服传统的氧化还原法生产的镍粉粉末颗粒较细等不足之处。本发明方法可以生产出综合性能较好的粗颗粒镍粉，特别适用作电焊条用金属镍粉药皮材料。
本发明地技术解决方案是：采用机械破碎法生产电焊条专用镍粉的方法，其工艺流程为：泡沫金属镍原料→氧化→机械破碎→二次氧化→氧化镍粉末→阶段式还原→金属镍粉。其特征在于：首先对泡沫金属镍原料进行动态连续氧化处理得到脆性氧化镍表面层包裹金属镍的氧化产物，所用设备为动态回转氧化炉，氧化温度为850～1000℃，氧化时间为10～30min，氧化炉回转速率为20～80rpm。初次氧化后，采用多级机械破碎机对氧化产物进行破碎。机械破碎机内机械破碎叶片所用材料为形变马氏体强化钢Mn13。破碎时间为20～40min，破碎级数为1～5级。随后，对机械破碎后的产物进行二次氧化处理，获得颗粒粗大的氧化镍粉末，所用设备为动态回转氧化炉，氧化温度为850～900℃，氧化时间为10～20min，氧化炉回转速率为30～80rpm。采用分解氨对氧化镍粉末进行分阶段还原处理，生产出纯度高、颗粒粗大的适用于电焊条药皮材料的金属镍粉。具体是采用卧式连续还原炉对此二次氧化后的氧化镍粉末进行三阶段式还原处理，三阶段还原温度分别为400～500℃，450～600℃，500～650℃，各阶段还原时间为15～30min。
本发明是以纯化-松化工艺制备的泡沫金属镍为原料，采用氧化工艺，以及随后的机械破碎工艺、二次氧化工艺以及还原工艺，制备颗粒粗大、纯度高的高性能金属镍粉。
本技术方案对传统工艺的改进在于：采用机械破碎工艺，对氧化泡沫金属镍进行充分破碎，破碎后对氧化产物进行二次氧化。机械破碎过程中产生的剪切力可以有效的破碎初次氧化产物，造成金属镍的新鲜表面，在随后的二次氧化过程中，这些新鲜表面很容易被氧化，控制破碎级数可以得到粒度粗大的氧化物粉末。经过阶段性还原后得到粗颗粒的金属镍粉。
与现有方法相比，本发明具有以下优点：
1.采用机械破碎法生产镍粉，破碎效率高，所生产的镍粉颗粒粗大，硫、磷含量低，用作为金属粉末焊接材料可显著提高电焊条的焊接性能。泡沫金属镍经初次氧化后，由于氧化不透，形成心部为韧性金属镍，表面为一层氧化镍致密保护层的结构。采用机械破碎工艺可以有效的破碎氧化产物，控制破碎级数可以得到粒度粗大的氧化物粉末。最终经过还原工艺后得到颗粒粗大、纯度高的金属镍粉。
2.机械破碎工艺与随后的二次氧化工艺的结合，提供了一种低成本、高效率生产高性能粗颗粒镍粉的工艺方法。
3.采用机械破碎法生产镍粉，工艺简单易行，成本低廉，可实现大批量生产，并且制备过程中不需要添加任何添加剂，无任何污染物的排放，有利于环保。
【附图说明】
图1是本发明专利的机械破碎设备构造示意图。
图2是机械叶片构造示意图。
图3是本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
本发明结全具体实施例参见附图进一步说明如下。
一种采用机械破碎法生产电焊条专用镍粉的方法，所用的机械破碎设备为多级机械破碎机，参见附图1，2。氧化产物由进料口5进入多级机械破碎机内，在由机械破碎机主轴4带动机械叶片1的高速旋转下被机械破碎成粉末。氧化产物首先由初级机械叶片6进行初级破碎，破碎后的粉末由叶片间隙2和叶片机壁间隙3依次流向二级机械叶片7和三级叶片8，并被进一步破碎。氧化产物经过机械叶片的破碎后由出料口9流出，从而得到颗粒粗大的氧化镍粉末。
可依据实际工艺条件设置多级机械破碎机的级数，一般为1～5级。本实施例中，机械破碎级数为3级。
采用机械破碎法生产电焊条专用镍粉的方法，其方法的工艺流程参见附图3，其工艺流程为：泡沫金属镍原料→氧化→机械破碎→二次氧化→氧化镍粉末→阶段式还原→金属镍粉。采用泡沫金属镍原料，经动态连续氧化处理后，得到脆性氧化镍表面层包裹金属镍的氧化产物；采用多级机械破碎机对此氧化产物进行机械破碎；随后对此破碎后的粉末进行二次氧化处理，得到颗粒粗大的氧化镍粉末；采用分解氨对氧化镍粉末进行分阶段还原处理，从而生产出纯度高、颗粒粗大的适用于电焊条药皮材料的金属镍粉。
实施例1.一种采用机械破碎法生产电焊条专用镍粉的方法，其方法是：
采用动态回转氧化炉对泡沫金属镍原料进行连续氧化处理，氧化温度为860℃，氧化时间为25min，氧化炉回转速率为35rpm。初次氧化后，采用多级机械破碎机对氧化产物进行破碎，以形变马氏体强化钢Mn13作为机械破碎机内机械破碎叶片用材料。破碎时间为20min，破碎级数为1级。随后，对机械破碎后的产物进行二次氧化，所用设备为动态回转氧化炉，氧化温度为880℃，氧化时间为20min，氧化炉回转速率为35rpm。采用卧式连续还原炉对此二次氧化后的氧化镍粉末进行三阶段式还原处理，三阶段还原温度分别为460℃，520℃，530℃，各阶段还原时间为15min。最终得到纯度为99.3％，粒径为-80～+200目的金属镍粉。
实施例2.一种采用机械破碎法生产电焊条专用镍粉的方法，其方法是：
采用动态回转氧化炉对泡沫金属镍原料进行连续氧化处理，氧化温度为900℃，氧化时间为15min，氧化炉回转速率为25rpm。初次氧化后，采用多级机械破碎机对氧化产物进行破碎，机械破碎机内机械破碎叶片所用材料为形变马氏体强化钢Mn13。破碎时间为20min，破碎级数为2级。随后，对机械破碎后的产物进行二次氧化，所用设备为动态回转氧化炉，氧化温度为870℃，氧化时间为15min，氧化炉回转速率为30rpm。采用卧式连续还原炉对此二次氧化后的氧化镍粉末进行三阶段式还原处理，三阶段还原温度分别为450℃，530℃，530℃，各阶段还原时间为15min。最终得到纯度为99.5％，粒径为-100～+200目的金属镍粉。