高性能注射成形用不锈钢粉末的制备技术与产业化.doc

1、2012-2013 年湖南省地方特色产业中小企业发展专项资金项目申报材料单位名称：项目名称：高性能注射成形用不锈钢粉末的制备技术与产业化联 系 人：联系电话：签署审核意见的政府部门：申请日期：2013年1月28日目 录一、地方特色产业中小企业发展资金申请表. 1二、项目可行性研究报告 .31项项目单位基本情况 .31.1公司简介 .31.2研发能力 .41.3生产设施配置条件 .81.4主要成果 .122项目建设的必要性 .122.1项目背景 .122.2项目意义 .173项目建设的主要内容 .183.1项目概况 .183.2项目内容 .193.3项目核心技术 .203.5建设目标 .273.

2、6生产技术方案 .284项目管理及风险控制 .294.1公司的组织结构 .294.2项目组织结构 .304.3 项目具体管理措施. 314.4项目的实施进度安排 .334.5风险控制 .335项目预期的经济和社会效益，对地方特色产业发展的贡献.365.1企业历史财务分析 .365.2项目投融资 .375.3项目经济效益分析 .395.4项目的社会效益 .425.5对地方特色产业发展的贡献 .436项目所取得的技术成果证明、产权归属、技术创新性证明.436.1预计项目完成时达到的关键技术及技术指标.436.2产权归属 .446.3项目技术先进性证明材料 .447结论 .45三、相关附件材料 .错

3、误！未定义书签。2/49一、地方特色产业中小企业发展资金申请表项目单位名称（公章）项目名称高性能注射成形用不锈钢粉末的制备技术与产业化项目所属战略项目产业集群金属制粉新材料性新兴产业项目单位负责联系电注册资本500 万元地址人话单位概况年销售年净77.70 万511.02 万元职工人数35 人（上年）收入利润元财务状况净资648.22 万资产负债率总资产766.74 万元15.45%（上年）产元（%）投资预算总投入680 万元其中固定资产投资350 万元银行申请申请支资金来源自筹380 万元0 万元300 万元无偿资助贷款补助持方式项目起止2012 年 2014 年投资回收期2.5 年年度预期

4、经济491.38 万销售收入1800 万元利润上缴税金271.79 万元效益元至上年末本年计划今年已完项目累计120 万元320 万元30 万元完成投资成投资完成投资1/491 、可以带动我国相关行业产品向高附加值方向转化，带动我国金属制粉行业的发展。项目建设2 、可改变我国注射成形行业高端产品不锈钢粉末严重依赖进口的不利局面。的必要性3 、项目产品应用范围和领域十分广泛，具有良好的市场前景。项目建设利用现有生产车间5000 平方米进行改造，引进先进的生产设备20 多台套，设计年产的内容高性能不锈钢粉末400t ，年销售收入将近1200 万元。1 、项目执行期内项目产品实现累计销售收入1800

5、 万元，净利润491.38 万元，缴纳税预期经济金 271.79 万元，新增就业人数30 人。和社会效2 、本企业已基本掌握了超高压水雾化法制粉的工艺和设备的关键技术，这对带动相关益产业的结构调整、升级有着极为重要的意义。市州、省直管县市财政部门意见2/49二、项目可行性研究报告1 项项目单位基本情况1.1 公司简介XXXXXXXXXXXXX 公司成立于 2009 年 9 月，原生产基地位XXXXXXXXXXXX ，现为适应市场的发展和用户的需求，已在XXX高新技术开发区创新创业园建成了研发和生产基地。注册资金500万元，法人代表XXXX ，以生产各类金属（合金）粉末为主营业务。公司面向市场需

6、要，以科技为先导、以形成产业链为目标，以与长株潭区域内高等院校优势资源进行产学研合作方式谋求发展为方针，计划建立企业技术中心， 在形成制取包括精细高档次金属粉末生产能力的基础上，按照一种金属（合金）一套专业设备生产的模式，形成多品种金属粉末生产能力，以将公司发展成为国内金属（合金）粉末专业生产公司并打造为国内重要的金属（合金）粉末生产基地的目标而奋斗。现阶段公司已完成投资800 万元，建成了高压水雾化、惰性气体雾化粉末制取装置，形成了年生产2000 吨各类、各档次金属、合金粉末的生产能力。其中最小平均粒度达到 155m （1500目 2500 目）的微细金属粉末产品，填补了国内同类产品无销售的

7、空白。公司通过科学计量手段建立了产品检测、 检验的基础， 严格遵循产品质量标准，建立合理有效的产品质量管理体系和产品质量责任体系，规范和约束生产工艺流程的各环节的质量标准和行为规范， 以质量管理规章和制度来保证公司取得最优产品质量， 实现公司以产品质3/49量树立产品品牌，以产品品牌拓展公司生存和发展空间的目标。1.2 研发能力1、研发团队介绍公司拥有12 人组成专职研发管理团队，占公司总人数的34.28 。研发团队全部拥有本科以上学历，其中博士2 名，硕士 3名，本科 7 名。科研人员理论基础知识扎实，生产实践经验丰富，具有严谨的科学作风、 较强技术攻关能力以及良好的团队协作精神，公司研发梯

8、队职称结构、专业结构、年龄结构和岗位结构合理。为了激发研发人员的积极性和创造力，以进一步提高公司的研发能力，公司计划每年提出利润的5% 作为奖励基金，鼓励有突出贡献的科研人员。技术总监： XXXX，男， 41 岁，博士，高级工程师，其主要个人履历如下：1987年 9 月 1991年 8月 中南大学粉末冶金专业，获学士学位1991年 9 月 1994年 8月 中南大学粉末冶金专业，获硕士学位1994年 9 月 1998年 8月 中南大学粉末冶金专业，获博士学位1998年 9月 2002年 12月 XXXX 公司，任技术部主任2003年 1月 2005年 12月 XXXX 公司，任技术总监2006

9、年 1月 2009年 8月 XXX 公司，任副总经理2009年 9月至今XXXX 有限责任公司，任技术总监、副总经理XX 博士多年来共主持国家及省部级科研课题 10 余项，获省级科学技术进步二等奖 2 项，市级科学技术进步一等奖 3 项，在科技期刊上发表论文 10 多篇。4/492、研发资金投入情况自主创新能力是企业的核心竞争力之一， 而创新需要大量资金的支持。正是意识到这一点， 公司一直十分注重科研投入。自公司成立至今，公司已累计投入 60 万元科研经费，并计划以后每年投入产品销售收入 8 10的经费用于技术开发， 确保新技术、 新产品研发有充足的资金保障和项目的顺利实施。3、研发基础设施配

10、置在注重对科研进行资金、 人员投入的同时， 公司也在不断的完善科研生产与检测所需的硬件设备， 为科研人员创造一个良好的研发环境。目前公司研发实验室面积达 1500 余平方米，拥有气雾化制粉装置、水雾化制粉装置、中频熔炼炉、粉末还原炉、氮分解炉、自动成型粉末液压机、 高温真空烧结炉、 高温碳化炉、硬度计、拉伸试验机、金相显微镜、激光粒度衍射仪、比表面积分析仪、松装密度振实密度测定仪、流动性测定仪、氮氧分析仪、原子吸收光谱仪等各类先进的科研、生产与检测设备 50 余台（套）。这些设备的投入极大的提高了公司研发的硬件设施水平， 为公司研发能力的不断提升打下了坚实的基础。4、产学研合作公司除了自身强大

11、的研发团队外， 还拥有一支由粉末冶金、 超硬材料行业国内知名专家、 教授组成的顾问团， 并对公司研发工作常年进行指导，同时，公司已经与中南大学、湖南大学、国防科技大学、长沙矿冶研究院、 湖南省冶金材料研究所、 湖南有色金属研究院等多5/49家科研机构和大学建立了密切的研发合作关系。5、主要科研成果公司自成立以来一直致力于注射成形不锈钢粉末及高性能粉末冶金制品的研发、 生产和销售， 到目前为止已成功开发了数十种高性能粉末产品，这些产品已通过了国家粉末冶金产品质量监督检验中心、湖南省黑色金属产品质量监督检验授权站等国家法定检验机构的检测，经使用后受到了用户的一致好评。同时，公司已申报国家专利2 项

12、（专利名称： XXXXX ，专利号： XXX ）。公司生产的部分不锈钢粉末及注射成形制品实物图片：6/497/491.3 生产设施配置条件本企业现有生产场地面积近5000 平方米。拥有中频熔炼炉、真空烧结炉、雾化制粉设备、真空干燥设备、粉末粉碎分级设备、粉末筛分设备、粉末包装设备、 粉末还原设备等与产品开发生产密切相关的科研生产设备和分析检测设备。生产厂房、库房、供配电房、水泵8/49房、办公楼、科研大楼等齐全，给排水、供配电、通风除尘等系统完善，已有实现批量规模生产的能力。本项目现有生产设备一览表序号设备名称规格型号产地1真空熔炼炉ZKL-1 型国产2中频感应电炉VIF 型国产3超高压水雾化

13、制粉装置SWF-1自制4超高压水雾化喷嘴WFPZ-2自制5离心脱水甩干机DS-640国产6真空干燥机CT-T-1自制7粒度粉碎分级机FXS-400自制8粒度筛分机S498-B自制9自动推舟还原炉40KW自制10氨分解炉CAXQ （ FC ） /10国产11真空包装机DZQ400/ZSB国产12自动成型粉末液压机4000KN国产13自动成型粉末液压机8000KN国产14高温真空烧结炉VPS 型国产15高温真空烧结炉VQS 型国产16高温炭化炉500KW国产9/4910/4911/491.4 主要成果项目研发的注射成形制品用高性能不锈钢粉末产品经中国有色金属工业粉末冶金产品监督检验中心和湖南省黑色

14、金属产品质量监督检验授权站检验，结果表明：产品的合金成份、粒度、氧含量、组织结构、松装密度颗粒形貌等指标均达到国际先进产品水平， 产品性能优越。本产品已在深圳海悦丰金属粉末注射成形制品有限公司、 上海磐宇科技有限公司、 青岛同翔特种粉末冶金有限公司、 苏州豪昇粉末五金制品有限公司等企业试用， 试用结果表明本产品性能优越， 达到或超过国外同类产品质量水平，质量稳定，符合使用要求，并将本公司列为其注射成形制品不锈钢粉末原料的长期供货单位名单。 本项目全部产品均已制定了严格的企业标准。产品无须特殊行业许可证要求。2 项目建设的必要性2.1 项目背景1、国外研发现状金属粉末注射成形最早可溯源于20 世

15、纪 20 年代开始的陶瓷火花塞的粉末注射成形制备， 随后的几十年间粉末注射成形主要集中于12/49陶瓷注射成形。直到1979 年，由 Wiech 等人组建的 Parmatech 公司的金属注射成形产品获得两项大奖，以及当时Wiech 和 Rivers 先后获得专利，粉末注射成形才开始转向以金属注射成形为主导。在Parmatech 公司转让了他们的几项专利后， 注射成形公司纷纷建立起来。 1980 年 Wiech 组建了 Witec 公司， 1982 年 Brunswick 公司进入注射成形行业，并收购了 Witec 公司，其后又逐步注册了 Omark 工业、 Remington 军品、 Roc

16、ky 牙科等子公司。 1986 年，日本 NipponSeison 公司引进了 Wiech 工艺。1990 年以色列 Metalor2000公司从 Parmatech 公司引进了 Wiech 工艺技术，建立了注射成形生产线。经过近二十年的发展， 2003 年全球注射成形产品市场总值达到约 20 亿美元。以地域划分，美国占了 55% ，接下来为欧洲和日本。目前全世界共有超过 500 家公司从事金属注射成形产品的生产和销售工作，另外还有约 40 家注射成形粉末供应商， 20 家注射成形喂料供应商。据统计，全球注射成形产业的成形能力已超过 700 台注射成形机、 500 台炉子、 300 台混炼机。

17、 MarkoMaetzig 详细分析了欧洲的情况，欧洲共有 120 家公司和 30 家研究机构从事注射成形方面的工作，拥有 250 台注射成形机，年消耗 1100 吨喂料。欧洲的注射成形公司 38% 来自于传统的陶瓷行业， 27% 来自于塑料行业， 8%来自于传统粉末冶金和金属切削加工行业， 5%来自于铸造行业，另有 14% 为新成立的公司。日本现在共有 20 30 家注射成形公司，日本近几年注射成形市场呈现稳定上升趋势。金属粉末注射成形技术与产业正处在快速发展的过程中。虽然目13/49前其工业规模与传统加工技术相比还显弱小，但发展潜力巨大， 并显现出强大的生命力。自20 世纪 90 年代金属

18、粉末注射成形制品年销售额的平均增长速度达到了 22% ，预计今后十年整个市场仍会以 20% 30% 的速度递增。随着工艺不断完善， 金属注射成形技术的优越性正逐渐显示出来， 将会被越来越多的行业和客户所接受， 它所带来的市场份额也正急剧增大。 由于市场潜力巨大， 许多风险投资也开始涉足金属粉末注射成形行业。 可以预见，金属粉末注射成形产业将发展成为 21 世纪最有前途的零部件制造技术之一。金属粉末注射成形与普通的粉末冶金相比， 从采用的粉末原料看二者有相当大的差异。 粉末冶金的基本原料是铁系和低合金粉末， 而金属粉末注射成形大量采用不锈钢为代表的高合金粉末， 不锈钢作为一种高合金含量的特殊钢种

19、在注射成形产业中占有很重要的地位。 它具有一系列优异的性能：极佳的耐腐蚀性、抗氧化性、漂亮的外观、高的抗张强度与韧性、良好的抗冲击性，还具有无磁性（奥氏体不锈钢）、淬硬性（马氏体钢）。为了保证获得高密度的烧结体，注射成形要求不锈钢粉末原料粒度更细， 可以说不锈钢粉末的性能在很大程度上定了注射成形制品的质量， 研发高性能不锈钢粉末对金属注射成形产业的发展具有重大意义。 现行常规雾化法生产的不锈钢粉末因工艺简单，生产成本低，易于实现大部分元素的合金化，在不锈钢粉末的生产中占据统治地位， 但现行常规雾化法也存在很多不足， 主要反映以下方面：（1）不锈钢粉末的氧含量仍然偏高， 目前常规雾化法制备的不锈

20、钢粉末氧含量普遍在 2000 5000ppm ，高性能注射成形制品14/49要求胎体的氧含量低于1000ppm ，现行方法难以达到要求； （2）合金粉末粒度偏粗，目前雾化法制备的不锈钢粉末的平均粒径为50 100m ，高性能注射成形制品要求胎体的平均粒径为1020m ；（3）气雾化生产的粉末呈球形态或类球形态， 水雾化生产的粉末呈不规则态，如何在同一套雾化设备中根据用户的不同要求，生产球形、类球形或不规则态不锈钢粉末难以兼顾。超高压水雾化法技术是在常规雾化法制粉技术基础上采用快速凝固技术发展起来的国际上最先进的制备高性能不锈钢粉末的技术。日本 PAMCO ，Kawasaki Steel,Kaw

21、asaki Steel 等公司对超高压水雾化法制备高性能不锈钢粉末进行了深入的研究并实现了规模化生产，该法能够较为经济地大量生产金属粉末注射成形用不锈钢粉末和其他合金粉末。其中以 PAMCO 公司产量最大，工艺也最有代表性。该公司采用 150MPa 超高压水雾化生产的不锈钢及其它合金粉末已广泛用于金属注射成形制品产业。20 世纪 90 年代，超高压水雾化法技术和快速冷凝技术在国际上受到了极大的重视， 并成功地将快速凝固技术运用到超高压水雾化法制粉工艺中，大大促进了雾化制粉技术的发展和粉末性能的提高。超高压水雾化法制粉技术是在常规雾化制粉技术和快速冷凝技术基础上发展起来的国际上最先进的制粉技术。

22、通过雾化喷嘴将流出漏管的液态金属流粉碎成很细的液滴，并主要通过对流方式散热而急速冷却凝固成低氧含量微细粉末。制粉工艺采用快速冷凝技术， 它具有以下主要特点： (1)急冷可大幅减小或消除合金粉末的成份偏析；(2) 急15/49冷可以增大合金粉末的固熔能力；(3) 急冷可以消除相偏聚而形成非平衡相； (4) 急冷可以制得非晶、准晶、微晶粉末，细化晶粒；(5) 急冷可以阻碍晶核的长大，得到微细粉末；(6) 急冷可以大大降低粉末的氧含量。目前，世界上仅有日本、美国、英国等极少数发达国家掌握了超高压水雾化法制粉生产工艺和装备等核心技术， 并对超高压水雾化法制粉的原理、装备及工艺生产过程进行了系统的研究，

23、 并相继建立了超高压水雾化法工业生产线并得到实际应用。2、国内研发现状我国目前雾化制粉生产企业基本上沿用上世纪七十年代的技术，生产的粉末产品氧含量为2000 5000ppm ，平均粒径为 50100 微米，工艺技术落后，生产效率低，产品性能差，附加值不高。因此在国内市场常常出现低性能的普通不锈钢粉末供大于求，而高性能不锈钢粉末供不应求， 绝大部分不得不严重依赖进口的不利局面。超高压水雾化法制粉技术在我国起步较晚，近几年来，国内有关企业和科研院所、大学开展了相关研究，取得了一些进展，并引进了一些实验装置。超高压水雾化法制粉技术制备的不锈钢粉末不仅可以应用于注射成形制品行业，还可以广泛生产注射成型

24、材料、 电池材料、磁性材料、储氢材料等不锈钢粉末， 应用领域广阔。 本企业科研人员根据已有的制粉经验和专利技术， 已基本掌握了超高压水雾化法制粉的工艺和设备的关键技术，目前已在试验装置的基础上开发出高性能不锈钢粉末，用户使用反应良好， 目前正在建立一条超高压水雾化法制备注射16/49成形用不锈钢粉末生产线。2.2 项目意义金属注射成形是传统粉末冶金工艺与现代塑料注射成型技术相结合而产生的一种新型近净成形技术，也被认为是 21 世纪最有发展前途的零部件生产方法。它不仅在制备高性能、均匀组织、复杂形状或薄壁的小型零部件方面具有独特的优势， 而且成本低、生产效率高、材料利用率高（几乎达 100 ）。

25、这种工艺不仅满足了当今技术小型化、集成化、功能化、薄形化等发趋势，而且也符合国家节约能源、节约材料的基本国策，因而近年来得到了广泛的研究和飞速的发展，因此，本项目的研究开发的重要性和重要意义在于：（ 1）公司对超高压水雾化制粉生产工艺和装备等核心技术进行研发与自主创新， 开发出获得创新型发明专利“一种含氮无镍不锈钢材料的注射成形制备方法” “一种超高制备金属注射成形用不锈钢粉末的方法”，并在此基础上开发出高性能不锈钢粉末产品，具有较好的市场导向。（ 2）转变国内市场低性能的普通不锈钢粉末供大于求，而高性能不锈钢粉末供不应求的状况， 缓解我国高性能不锈钢粉末绝大部分严重依赖进口的不利局面。（ 3

26、）率先将超高压水雾化法制粉生产工艺和技术引入中国，可以带动我国相关行业产品向高附加值方向转化， 带动我国金属制粉行业的发展。（ 4）项目产品应用范围和领域十分广泛，注射成形不锈钢部件17/49已用于汽车零件（如点火室，充气囊轴、充气囊销等）、航空航天部件、小型枪械零件、医用气体集流脸、电动牙刷齿轮、手表表壳、眼镜框、锁心、驱动盘轴壳、半导体生产设备和加工工具、日用镊、钳、钻等工具，饲料分装系统的“丁”字和“十”字接头，轴承保持架、阀件、装饰件等等。随着注射成形制品、 超硬材料制品等行业技术水平的飞速发展，常规雾化法制备的不锈钢粉末性能已不能满足要求，采用超高压水雾化法制粉技术制备的不锈钢粉末因

27、其成份均匀、粒度微细、呈微晶或非晶组织、低氧含量、颗粒形貌可控等性能优势，市场领域和需求量呈迅速扩大的趋势，具有良好的市场前景。3 项目建设的主要内容3.1 项目概况本项目采用具有自主知识产权国际先进水平的超高压水雾化制粉技术，自主设计并制造了雾化动力装置、特制旋流喷嘴装置、雾化粉末急冷装置等关键设备， 同时通过对中频熔炼工艺、 喷嘴制造工艺、雾化急冷工艺、 粉末缓蚀处理工艺等关键过程进行深入研究， 重点攻克了现行常规雾化法制备的不锈钢粉末平均粒径粗、 氧含量高、粉末颗粒形貌难以控制等严重影响不锈钢粉末及注射成形粉末制品性能的技术难关，掌握了超高压水雾化法制备注射成形用高性能不锈钢粉末的关键技

28、术，并实现了采用同一套雾化制粉设备生产注射成形制品中急需的多种牌号高性能不锈钢粉末产品的目标。项目具有自主知识产权的多项核心关键技术已申报国家发明专利。项目产品现已通过中国有色金属粉末冶金产品质量监督检验中18/49心、湖南省黑色金属产品质量监督检验授权站等国家法定检验机构检测。检测结果表明： 本项目产品纯度、 氧含量、平均粒径、松装密度、颗粒形貌等技术性能指标均大大优于常规雾化不锈钢粉末。 湖南省科技信息科技研究所查新报告证明， 国内未见相同技术特点的文献资料报导。本项目中试产品现已经深圳海悦丰金属粉末注射成形制品有限公司、上海磐宇科技有限公司、青岛同翔特种粉末冶金有限公司、苏州豪昇粉末五金

29、制品有限公司等用户试用， 产品性能优越， 完全可用作为金属注射成形行业高性能不锈钢粉末的优质原料并替代同类进口产品。本项目的成功实施， 可以开发出我国金属注射成形行业急需的各种牌号高性能不锈钢粉末材料， 其核心技术的应用， 将从深层次大大提升我国金属注射成形制品的生产技术水平， 彻底改变我国金属注射成形制品行业高端不锈钢粉末原料严重依赖进口的不利局面， 具有显著的社会效益和经济效益。3.2 项目内容本项目主要研究超高压水雾化法技术制备金属注射成形用高性能不锈钢粉末的产业化生产工艺技术和关键设备。项目生产过程为：不锈钢合金原料经过中频熔炼、超高压水雾化、快速急冷凝固、抗氧化缓蚀处理、甩干脱水、真

30、空干燥、粒度筛分、真空包装等工艺过程，生产出形貌可控的低氧含量不锈钢粉末。项目主要研究内容包括：（ 1）根据金属注射成形对原料牌号的不同要求对不锈钢粉末进行成分与配方设计。（ 2）不锈钢粉末生产制备过程工艺技术参数的优化设计与确定。19/49（ 3）不锈钢粉末制备设备的完善、定型、设计与制造。（ 4）不锈钢粉末产品的性能检测与实际应用测试。3.3 项目核心技术1、超高压水雾化法法制备高性能不锈钢粉末的技术雾化法制备不锈钢粉末就是利用高速介质流体冲击熔融不锈钢合金熔体，克服不锈钢熔体中金属原子间的键合力， 使高速介质流体的动能转化为不锈钢熔体增大总表面积的表面能， 并将不锈钢熔体碎裂为不锈钢粉末

31、的过程。 雾化制粉常用的雾化介质为水或气体， 相应的称为水雾化制粉和气雾化制粉， 在超高压水雾化法制备不锈钢粉末过程中，雾化介质水流与不锈钢熔体液流相互作用的过程主要发生物理-机械作用，同时还存在物理 -化学变化。高速的水流雾化介质既是使不锈钢熔体液流击碎的动力源，同时又是制备不锈钢粉末的冷却剂，这也就是说在雾化介质水流与不锈钢熔体液流之间既有雾化介质的动能转化为不锈钢熔体液滴表面能的能量交换过程， 又有不锈钢熔体液滴将一部分热量传递给雾化介质水流的热量交换过程。 不论是能量交换还是热量交换，都是一种物理 -机械作用，熔体不锈钢的粘度和表面张力在雾化过程和冷却过程中会不断发生变化， 这种变化反

32、过来又会影响雾化过程。从另一方面来说，在很多情况下，雾化过程中熔体不锈钢与雾化介质水流可能发生化学反应导致熔体不锈钢改变成分，如发生氧化、脱碳现象，因此，雾化过程也具有物理 -化学过程的特点。超高压水雾化法制粉技术是在常规雾化制粉技术基础上采用快20/49速凝固技术发展起来的国际上最先进的雾化制粉技术。常规水雾化水射流的压力为 820MPa ，过程冷速为 100 10000K/s ，超高压水雾化制粉设备的水射流压力达到50 150MPa ，雾化过程冷速为10000 1000000K/s 。通过雾化喷嘴产生的超高压水射流将流出漏管的不锈钢熔体粉碎成微细的液滴， 并通过对流方式散热而急速冷却凝固成

33、低氧含量、微细形貌可控的高性能不锈钢粉末。超高压水雾化法制备不锈钢粉末利用高速介质水流体冲击熔融不锈钢合金熔体，使高速水流体的动能转化为不锈钢熔体的表面能，并将其碎裂并形成粉末的过程。 因此雾化喷嘴结构直接关系到粉末性能及生产效率。 通过雾化喷嘴产生的高速、 高压介质水流将不锈钢熔体粉碎成细小的液滴并冷却凝固成不锈钢粉末。雾化制粉过程粉末经历了破碎和冷凝。其中破碎导致液滴的形成，并影响颗粒的尺寸，所涉及到的主要是流体动力学问题；而冷凝导致固体颗粒的形成，并影响颗粒的形状，所涉及的主要是热传导问题。超高压水雾化法最突出优点是雾化过程采用超高压水， 大大提高了粉末的冷却速度， 可以生产快冷或非晶结

34、构的粉末。 另外通过导液管的优化设计， 改进了粉末批量生产过程中的可靠性和重复性， 这些改进措施包括：加热导液管，以降低不锈钢液流的体积流率；在不锈钢熔体表面加压稳定不锈钢流体的体积流率， 从而使不锈钢粉末粒度分布更窄和均匀， 设计特殊形状的导液管， 消除不锈钢液体在导液管出口的凝固现象。超高压水雾化法制备的不锈钢粉末产品性能最大的特点是氧含21/49量低、粒度微细、形貌可控这也是本项目的主要创新点和关键技术。2、超高压水雾化法雾化过程不锈钢粉末的氧化及抗氧化技术氧含量对不锈钢粉末本身的性能及不锈钢粉末的应用有着重要的影响，当粉末氧含量高时，在粉末烧结过程中，金属粉末颗粒间的结合能力很差， 由

35、氧化膜所包覆的颗粒间彼此隔离， 既使粘接在一起的颗粒，界面间的结合强度也非常弱，致使烧结体的组织疏松脆弱。此时，由于颗粒表面的氧化膜过多过厚，不仅烧结颗粒的结合力差，而且低熔点金属对其他金属颗粒的润湿也很差，限制了其向其他金属颗粒内部的扩散和合金化进程降低了颗粒间界面的结合强度，妨碍了液相的铺展润湿性，直接影响烧结体的致密化程度、强度、韧性等性能指标。氧含量过高有时甚至会直接导致粉末冶金制品失效，因此研究雾化过程粉末的氧化过程和抗氧化的机理与采取的措施，具有重要的现实意义。在雾化制备不锈钢粉末的过程中， 不锈钢熔体液流被介质水流击碎，不锈钢液滴的比表面迅速扩张，其表面活性急剧增大，不锈钢颗粒与

36、介质水流及颗粒周围的水蒸汽将难以避免在高温条件下发生氧化反应，从而在粉体颗粒表面生成一层金属氧化膜， 同时不锈钢粉末颗粒被介质水流雾化时， 会在热态不锈钢颗粒周围形成一个水蒸汽气膜，由于气膜中气体的导热系数非常小， 会阻碍不锈钢熔滴向环境中散热，在高温状态下不锈钢粉末颗粒易于与水蒸气发生氧化反应。一般情况下，常规水雾化水射流的压力为820MPa ，冷却速度为 10010000K/s ，超高压水雾化水射流的压力达到50150MPa ，过程冷22/49却速度为10000 1000000K/s 。超高压水雾化法雾化过程通过采用快速凝固技术，当粉末一旦被破碎成型后，大流量冷却水射流以 10000 10

37、00000K/s 冷却速度同时将不锈钢粉末颗粒急冷下来，破坏了氧化反应发生的温度条件， 同时在不锈钢粉末颗粒的表面创造一种激烈的紊流状态，打破笼罩在不锈钢粉末颗粒周围的水蒸气气膜。加速了不锈钢粉末颗粒向冷却介质的热量传递， 籍此可以大大减轻不锈钢粉末的氧化程度，达到不锈钢粉末氧含量显著降低的目的。3、超高压水雾化过程不锈钢粉末颗粒形貌控制技术超高压水雾化不锈钢粉末颗粒的形貌主要取决于不锈钢熔体的凝固时间和球化时间， 当球化时间小于凝固时间时， 不锈钢熔滴在凝固前有充足的时间球化，不锈钢粉末颗粒容易成球形；反之，当球化时间大于凝固时间时， 不锈钢熔滴来不及成球就凝固了， 不锈钢粉末颗粒呈现不规则形状。由此可见，水流量、熔体温度、金属熔点、熔体的表面张力、雾化夹角等是影响雾化不锈钢粉末颗粒形貌的主要因素。通过控制低的熔