新材料产业技术研究与开发

一、立项理由

粉末冶金是制造金属、合金或化合物粉末，经过成形与烧结制备金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺。

粉末冶金凸显的优势是具有其他工艺方法无法制造或难以制造的新材料，如制取高熔点、难熔点合金，采用粉末冶金工艺可以低温制取难溶合金新材料，可以制造具有多孔性能的新材料，制造含油自润滑轴承；利用这一特性制造高强度多孔材料，作为分离材料；制造金属化合物和超硬质合金材料，如硬质合金切削刀具、工具材料；金属粉末加入硬质点，可以制取硬质耐磨材料等。特别是以粉末冶金工艺的优势，在我国军事工业急需材料方面的应用：如研制尖端微孔材料为浓缩铀气相分离的关键材料，高浓缩铀为我国第一颗原子弹爆炸成功发挥了重要作用；高比重钨合金作为卫星与导弹上陀螺仪转子材料是第一代人造卫星、洲际导弹应用的关键材料；研制成功第一代航天工程火箭尾喷管喉衬粉末冶金特制发汗材料等。以上这些材料都是用粉末冶金工艺方法生产制造的。可以预料，谁掌握了新材料谁就掌握了21世纪高新技术竞争的主动权。

在粉末冶金零件生产中，为了减少粉末颗粒之间和粉末颗粒与模壁之间的摩擦，粉末混合料中都添加有一定量的润滑剂，诸如硬脂酸锌等。要除去这些润滑剂始终是粉末冶金机械零件生产中一个难题。能否将润滑剂混入粉末中改为喷

涂于模壁上，是长期探索的一条途径。据文献报导，用铁粉(F－0000)和钢粉(FN0205，Fe－2.Ni－0.45 C-1.3Cu)进行的试验表明，在密度6.0g/e m³－7.3g/cm³的范围内，模壁润滑者比将润滑剂掺加于粉末内者，生坯强度可增高128%～127%(对于F－0000)和66%－139%(对于FN0205)，而两者的烧结件强度相差很小，可认为在试验的误差范围之内。现在，美国Gasbarre Products己采用模壁润滑，其系统已在市场出售。烧结硬化是将铁基粉末冶金零件的烧结过程和借助于通过炉子冷却带时进行淬火硬化结合起来的一项新工艺。在美国MPIF1997年版“粉末冶金结构零件材料标准”中，己含有这类材料的技术标准。这类材料是由预合金化Ni-Mo钢粉混合以铜粉与石墨粉制成的。QMP的ATOMET4701粉就是为烧结硬化工艺而开发的。在烧结硬化过程中，可通过控制烧结炉冷却带的冷却速度来调整材料的显微组织，使之达到所要求的马氏体含量和力学性能。很明显，这类材料的开发，对于需要进行后续热处理的高强度粉末冶金结构零件的发展具有重要实际意义。在美国通用汽车公司的整体线圈与电子线路(ICE－4)点火装置中己得到了应用。在1997年SAE国际会议与博览会上，这个产品获得了汽车革新奖。这个产品是用温压试制的第一产品，1990年开始在葡萄牙试生产，1992年样品开始投放欧洲与南美市场，1998年这种产品将开始用于美国车辆中，

现在这种SMC材料已发展到第三代，这种材料的开发与应用为汽车点火装置、电灯振流器、变压器铁芯、低频滤波器与扼流圈铁芯，以及电动机中的硅钢片制品，找到了一种经济的替代产品。因此,粉末冶金超纯还原粉末是极有发展前景、市场广阔的新材料。

吉林省华兴粉末冶金科技有限公司经过4年多的努力拼搏，从铁矿石深加工成超纯铁精矿粉（品位72%），直至粉末冶金纯铁粉(Fe99%)，十几名高级技术人员边生产、边潜心钻研，在汽车高端零部件铁粉、软磁材料铁粉和金刚石工具等领域得到了丰硕的成果，其质量及综合性能在国内位于领先水平，完全可替代进口铁粉，产品不仅应用于汽车零部件行业，同时也是电子软磁材料、金刚石工具的优质材料。得到了国内生产高端粉末冶金制品厂家的信赖和欢迎，（其中：浙江东睦新材料集团股份有限公司、浙江中平粉末冶金有限公司、浙江奥真电子科技有限公司、宁波金恒汽车零部件有限公司、北京博源金刚石工具粉末冶金公司等多家公司）。

在产、学、研期间得到了长春工业大学、东北电力大学的广泛支持，自主研发出一套独特的生产工艺。我公司独特的制粉技术“气力旋转磁场分离技术”“介质隔离装填技术”“微细粉末制备分离技术”在国内及其他国家尚无前例（目前专利正在申报中）。这3项技术的研发成功不仅对我公司产品质量的提升起到了关键的作用，而且部分环节还超过了

其他发达国家水平。

二、实施方案

本项目生产规模为年产5000吨超纯二次还原粉末（粉末冶金用还原铁粉），同时对4000m2的厂房进行改建，共购置生产设备、仪器55台（套）。

主要生产FHY100.25（用于中高密度的材料和制品）、FHY100.27（用于高密度的材料和制品）、FHY200，3个牌号的铁粉，产品主要技术性能符合《粉末冶金用还原铁粉》（YB/T 5308-2006）质量标准要求。

二次还原铁粉是铁基粉末冶金制品的基础材料，是衡量粉末冶金工业的重要标志之一。粉末冶金是一种可无切削新兴的金属加工业。因技术含量高，新技术、新工艺被广泛采用，属于高新技术产业。据专家测算，1吨铁粉相当于3吨钢材使用，具有显著的节能、节材效果。属于国家的节能、节材产品，并授到国家纪委、国家经贸委等政府部门和中央领导的重视和支持。

吉林省华兴粉末冶金科技有限公司为了适应时代的发展需要，为了企业长远发展，由原来的煤基直接还原铁（又称海绵铁），经技术改造和增加设备生产还原铁粉。为了减小能耗，在设备选型方面，主体设备选择了国内具有多年生产经验，技术非常成熟的宁波东方加热设备有限公司的钢带

式铁粉精还原炉。

该炉具有保温好、散热少、能耗低等特点。但该还原炉是炉头进料，炉尾出料。氨分解器（及还原保护器，成分氢气75%，氮气25%），炉尾记录，逆料运动方向还原，一般情况下，氨分解器在炉头汇集后，外排点燃。为了减少氨分解器的用量，增加炉内氨分解器的压力，提高产品质量，炉体安装结束后，公司技术人员经多次反复试验，对该炉进行了改造，在炉头加装了密封罩，提高了氨分解器在炉内的利用率，从而提高了产品质量。同等条件下，由还原铁粉的氧（氧是还原铁粉中有害的成份）含量0.32%，降到0.12%—0.15%。氨分解器用量由原80m3/h，降到55m3/h，取得了极大的经济效益。经改造后，生产二次还原铁粉，铁含量达到98~99%，细度达到60目~325目之间，纯度较高、粒度细，可应用于高端产品的生产，如汽车发动机连杆等，拓宽了产品的应用市场，提高了产品质量，增加了产品的附加值。进而大幅度提高了企业的经济效益。

二次超纯还原粉末就是利用固体（焦粉、无烟煤等）还原铁的氧化物(铁精矿、轧钢铁鳞等)来制取超纯铁粉。

还原过程中分为（固体碳还原）一次还原和二次还原

一次还原主要流程：

铁精粉→烘干→磁选→装罐→进入一次还原炉→海绵铁二次精还原流程:海绵铁→清刷→破碎→磁选→二次还