專利名稱：擠壓經(jīng)微波加熱的金屬粉末的方法
擠壓經(jīng)微波加熱的金屬粉末的方法 本發(fā)明涉及一種通過(guò)擠壓金屬和/或金屬合金粉末來(lái)制備型材的方法，在該方法 中，將粉末散料(Pulverschiltt皿g)加熱到低于該粉末熔點(diǎn)的擠壓溫度，并在壓力下壓制 通過(guò)模具(Matrize)開(kāi)口而形成型材。 在現(xiàn)有技術(shù)中，在標(biāo)準(zhǔn)情況下的擠壓裝置中，壓制螺栓作為金屬塊狀材料被壓制 通過(guò)模具的開(kāi)口。在粉狀材料的擠壓中，該粉末散料由于其低的導(dǎo)熱性在擠壓前通常包封 在容器中，并且通常如通過(guò)冷等靜壓而密實(shí)。該粉末散料差的導(dǎo)熱性通過(guò)在金屬顆粒上的 起隔熱體作用的氧化物層而變得更差。通過(guò)壓制時(shí)的較高密度和包封改進(jìn)了熱傳輸，并且 整個(gè)粉末散料例如通過(guò)外熱輸入可均勻加熱到所需擠壓溫度，但通過(guò)導(dǎo)熱在粉末散料中達(dá) 到均勻的溫度分布的時(shí)間是相對(duì)長(zhǎng)的。由此金屬粉末在擠壓裝置中直接加工至今尚未實(shí) 現(xiàn)。 該提供用于擠壓的粉末散料必須盡可能均勻地加熱到所需的擠壓溫度。為此按現(xiàn) 有技術(shù)該粉末散料在合適的容器中要么經(jīng)感應(yīng)加熱要么在對(duì)流加熱爐中加熱。應(yīng)注意的 是，該加熱過(guò)程要持續(xù)足夠長(zhǎng)，以確保在粉末散料中有盡可能均勻的溫度分布。由此，為確 保溫度均勻分布的長(zhǎng)的等待時(shí)間產(chǎn)生了對(duì)生產(chǎn)過(guò)程不利的延遲。再則增加了散料外邊緣層 過(guò)熱和/或太長(zhǎng)熱處理時(shí)間的風(fēng)險(xiǎn)。這對(duì)當(dāng)要加工由至少兩種不同成分組成的粉末即所謂 的復(fù)合粉末是很重要的，該復(fù)合粉末的組分在高溫下要么例如通過(guò)氧化易于單獨(dú)或相互發(fā) 生不利的反應(yīng)。 該上述的現(xiàn)有技術(shù)的方法例如公開(kāi)于EP-A-0327064、 US-A-4050143或 US-A-4699657中。 本發(fā)明的目的在于提供一種開(kāi)頭所述類型的方法，用該方法可在粉末散料的所有 區(qū)域?qū)崿F(xiàn)快速和均勻的加熱。 為了根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)該目的，該粉末的至少一種金屬或金屬合金是在自由表面上
自發(fā)形成天然的氧化物保護(hù)層的活潑金屬和/或該粉末含有均勻分布在該粉末散料中的
吸收微波輻射的纖維狀顆粒，并且該粉末散料通過(guò)微波輻射加熱到擠壓溫度。 通過(guò)使用微波技術(shù)加熱粉末散料，由于其深度作用實(shí)現(xiàn)了在粉末散料的所有區(qū)域
的非?？焖俣址浅＞鶆虻募訜?。由此大大縮短了達(dá)到溫度均勻性的等待時(shí)間。這特別適
于活潑金屬粉末即在自由表面上自發(fā)形成天然的氧化物保護(hù)層的活潑金屬如鋁、鎂、鈦、鉭
或鋯。這類金屬粉末在其表面上基本上具有(盡管是非常薄的)氧化物層，該氧化物層一
方面在接觸傳熱時(shí)起隔熱體作用，但另一方面有利于通過(guò)微波進(jìn)行的加熱過(guò)程。這是由于
在粉末顆粒(包括氧化物層)之間的空穴起所謂的微波的"波導(dǎo)(Waveguide)"作用，因?yàn)?br> 該空穴的大小相應(yīng)于該微波輻射的波長(zhǎng)。由此該微波輻射不受阻，并經(jīng)多次反射均勻穿透
該粉末散料的整個(gè)區(qū)域中。 為了讓該粉末散料由微波輻射穿透最優(yōu)化，可額外通過(guò)粉末散料的相應(yīng)密實(shí)化使 粉末散料的密度或粉末顆粒(包括氧化物層)之間的空穴的大小，以與微波輻射的波長(zhǎng)相 適配。 如果該粉末除含金屬顆粒外還含吸收微波輻射能的纖維狀成分如碳納米管(CNT)，則該成分在局部對(duì)微波輻射起接收天線或吸收劑的作用。如果該纖維狀成分均勻分 布在粉末散料中或在最佳情況下甚至至少部分整合進(jìn)金屬的粉末顆粒中，則以此方式可實(shí) 現(xiàn)對(duì)總體散料非常有效和均勻的加熱。這種效應(yīng)還可通過(guò)盡可能準(zhǔn)確地使纖維狀成分的長(zhǎng) 度與微波輻射的波長(zhǎng)相適配而增強(qiáng)。 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在粉末散料加熱到擠壓溫度時(shí)首先經(jīng)變頻的低 微波能量透射(durchstrahlen)，并測(cè)定所吸收的能量與頻率的關(guān)系。在某一頻率即所謂的 共振頻率下產(chǎn)生吸收能的最大值。再用該頻率以高微波能量透射該粉末散料，由此達(dá)到高 效的能量耦合。 用低微波能量的頻率適配過(guò)程(掃頻(swe印))和其后的用具有共振頻率的高微 波能量的透射將粉末散料加熱到擠壓溫度均可借助于電子控制器全自動(dòng)進(jìn)行，以致總可將 不同的粉末散裝量和粉末組成調(diào)節(jié)到耦合微波能量的最佳頻率。 在本發(fā)明方法的另一實(shí)施方案中，該粉末散料例如首先在中間容器中用螺旋輸送 機(jī)預(yù)密實(shí)。接著該經(jīng)預(yù)密實(shí)的粉末散料在中間容器中經(jīng)共振頻率透射，并由此快速和均勻 地加熱到擠壓溫度。用沖頭將來(lái)自中間容器的經(jīng)預(yù)密實(shí)和加熱到擠壓溫度的粉末散料壓制 通過(guò)模具開(kāi)口。以此方式可實(shí)現(xiàn)金屬粉末材料的連續(xù)擠壓。
權(quán)利要求
通過(guò)擠壓金屬和/或金屬合金的粉末來(lái)制備型材的方法，在該方法中，將粉末散料加熱到低于該粉末熔點(diǎn)的擠壓溫度，并在壓力下將其壓制通過(guò)模具開(kāi)口以形成型材，其特征在于，該粉末的至少一種金屬或金屬合金是在自由表面上自發(fā)形成天然的氧化物保護(hù)層的活潑金屬和/或該粉末含有均勻分布在該粉末散料中的吸收微波輻射的纖維狀顆粒，并且該粉末散料通過(guò)微波輻射加熱到擠壓溫度。
2. 權(quán)利要求l的方法，其特征在于，該粉末散料的密度或包括氧化物層的粉末顆粒之 間的空穴的大小與微波輻射的波長(zhǎng)相適配。
3. 權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，該在自由表面上自發(fā)形成天然的氧化物保護(hù)層 的活潑金屬是鋁、鎂、鈦、鉭或鋯。
4. 權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該纖維狀顆粒的長(zhǎng)度與微波輻射的波長(zhǎng)相適配。
5. 權(quán)利要求1或4的方法，其特征在于，該纖維狀顆粒至少部分整合進(jìn)金屬的粉末顆粒中。
6. 權(quán)利要求1、4或5之一的方法，其特征在于，該粉末散料含均勻分布的碳納米管 (CNT)。
7. 權(quán)利要求l-6之一的方法，其特征在于，該粉末散料在加熱到擠壓溫度時(shí)首先經(jīng)變 頻的低微波能量透射，并測(cè)定所吸收的能量與頻率的關(guān)系，在出現(xiàn)吸收能量的最大值時(shí)確 定共振頻率，并接著用具有共振頻率的高微波能量透射該粉末散料。
8. 權(quán)利要求7的方法，其特征在于，借助于電子控制器全自動(dòng)實(shí)施該粉末散料的共振 頻率的確定和其后的用具有共振頻率的高微波能量t透射以將該粉末散料加熱到擠壓溫 度。
9. 權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于，該粉末散料在中間容器中經(jīng)預(yù)密實(shí)，該經(jīng)預(yù)密 實(shí)的粉末散料在中間容器中用共振頻率透射，并加熱到擠壓溫度，接著用沖頭將其由中間 容器壓制通過(guò)模具開(kāi)口。
10. 權(quán)利要求9的方法，其特征在于，該粉末散料在中間容器中經(jīng)螺旋輸送機(jī)預(yù)密實(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過(guò)擠壓金屬和/或金屬合金粉末來(lái)制備型材的方法，在該方法中，將粉末散料加熱到低于該粉末熔點(diǎn)的擠壓溫度，并在壓力下將其壓制通過(guò)模具開(kāi)口以形成型材。該粉末的至少一種金屬或金屬合金是在自由表面上自發(fā)形成天然的氧化物保護(hù)層的活潑金屬和/或該粉末含有均勻分布在該粉末散料中的吸收微波輻射的纖維狀顆粒。通過(guò)微波輻射加熱所述粉末散料。以此方法在粉末散料整個(gè)區(qū)域中實(shí)現(xiàn)快速和均勻的加熱。
文檔編號(hào)B22F3/20GK101743080SQ200880024157
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者H·阿當(dāng)斯, M·德沃拉克 申請(qǐng)人:艾爾坎技術(shù)及管理有限公司