1 前言
不銹鋼金屬是指一系列在空氣，水，鹽的水溶液，酸以及其它腐蝕介質中具有高度化學穩(wěn)定性的鋼種。在空氣中耐腐蝕的鋼稱為"不銹鋼"，在各種腐蝕性較強的介質中耐腐蝕的鋼種稱為"耐酸鋼"。通常，我們把不銹鋼與耐酸鋼統(tǒng)稱為不銹耐酸鋼，或簡稱為不銹鋼。根據(jù)習慣用法，不銹鋼一詞常包括耐酸鋼在內(nèi)。由于不銹鋼的優(yōu)異的耐腐蝕性能,它的應用范圍不斷擴大，特別是不銹鋼金屬粉末，隨著金屬粉末制作工藝的進步，成為粉末治金、注射成形、涂料等行業(yè)中的重要的原材料。
2 不銹鋼粉末的制作原理
2.1不銹鋼粉末，可以采用不同的方法制作，目前工業(yè)化制作的方法，主要是采用氣霧化法或水霧化法制作。其制作的原理是：將不銹鋼金屬在熔爐中熔化，經(jīng)中間包過渡，注入到霧化區(qū)霧化。為了控制金屬流的大小，在中間包的底部裝入特制的限流漏嘴。進入霧化區(qū)的融熔金屬液在漏嘴的控制下，呈穩(wěn)定的液流柱垂直落下。在霧化區(qū)，來自噴嘴的高速水流或氣流從不同的方向沖擊金屬液流，將液流擊成碎塊，分散成為不銹鋼粉末。由于不銹鋼在霧化時屬于容易氧化的金屬，在霧化時，單位體積的金屬的表面積增大了千萬倍，不采取一定的保護措施時，所得到的粉末表面會發(fā)生氧化，影響粉末的使用。如果不銹鋼粉末表面氧化比較嚴重時，粉末的表面將呈黃色，嚴重時會全部發(fā)黑。采取了保護措施的粉末，表面呈銀灰色的金屬光澤。
2.2 不銹鋼粉末的化學成份：[1]
表一、不銹鋼粉末的化學成份：
牌號 化學成份：(wt%)
C Cr Ni Si Mo Mn O Fe
304 0.03-2.0 18-20 10-12 0.7-0.8 <0.2 <0.05 余
304L <0.03 18-20 10-12 0.7-0.8 <0.2 <0.05 余
316 0.03-2.0 16-18 12-14 <0.1 2-3 <2.0 <0.05 余
316L <0.03 16-18 12-14 <0.1 2-3 <2.0 <0.05 余
不銹鋼金屬粉末的品種很多，表一所列出的是常用的幾種。
2.3不銹鋼粉的制作工藝
不銹鋼粉末的制作：首先選用合適的霧化方法，可采用的方法有水霧化法和氣霧化法，[1][2][3][4] 其制粉工藝流程為：
選用優(yōu)質不銹鋼原料--中頻感應爐內(nèi)熔化--成份調整--脫氧除渣--霧化制粉--質量檢測--篩分--包裝入庫
2.4高壓水霧化制粉設備和工藝
高壓水霧化制粉設備有二種形式：
一種稱為暢開式，其特征是霧化時，霧化環(huán)境與大氣通，粉末如對氧敏感的話，則易氧化。所以采用暢開式的設備，一般用于制作對粉末的氧含量要求不高或不易氧化的硅鐵粉、鉻鐵粉、銅合金粉、熱噴涂用的鎳基合金粉等粉末。采用暢開式水霧化設備生產(chǎn)金屬粉末的單位很多，在上海地區(qū)有上海司太立公司、大通合金粉末有限公司、億通寶合金粉末有限公司等。
另一種是全封閉式，其特征是霧化時，霧化環(huán)境與大氣隔絕，金屬在低真空狀態(tài)下進行霧化，它適合那些對氧敏感的金屬，用全封閉式設備制得的金屬粉末，其含氧量很低，能滿足客戶對含氧量低的要求。上海地區(qū)如崇明合金粉末廠等就是采用此種設備生產(chǎn)鈷基合金粉末、鎳基合金粉末、鐵基合金粉末等各類合金粉末，
高壓水霧化法制作不銹鋼粉末時，主要使用的設備有：
一：中頻感應熔煉爐，用于熔煉的爐子，其容積大小可根據(jù)年產(chǎn)量定，一般選用一百公斤的，年產(chǎn)量在二百到三百噸左右。
二：高壓水泵，水泵的壓力10~50Mp,視不銹鋼粉末的用途選用，常用的壓力在25Mp。
三：全封閉式制粉裝置，包括霧化噴嘴、中間包、旋流器等部分，這是粉末能否制作得好的關鍵設備，在霧化時，高溫的金屬遇到霧化介質水時，其中的熱量迅速傳遞給水，使水氣化，同時產(chǎn)生大量的水蒸氣，使密封的霧化裝置中的氣壓飛快的提高。為了保證操作人員的安全和霧化過程的順利進行，必須不斷地將產(chǎn)生的水蒸氣移出霧化裝置。
四：循環(huán)水水池，使用循環(huán)水池的目的，是為了不向環(huán)境排放富含金屬離子的霧化廢水，減少環(huán)境污染。循環(huán)水經(jīng)沉淀、過濾處理后再用作霧化介質。有人建議采用去離子水，認為可以提高粉末的質量，經(jīng)過我們的對比試驗，發(fā)現(xiàn)采用循環(huán)水與采用去離子水，所制得的不銹鋼粉末，在質量上沒有出別。采用去離子水，由于要另外投資一套制作去離子水的裝置，大約要增加百分之十五左右的投資額。同時，在日常生產(chǎn)中，去離子水設備的運作，無疑也增加了每公斤不銹鋼粉末的制作成本，所以一般不采用。
五：篩分和包裝設備、檢測儀器等。
3 不銹鋼粉末的應用
3.1 不銹鋼磷片涂料
不銹鋼磷片涂料用于重防腐涂料中，由于其本身的優(yōu)良耐蝕性能，它的加入增強了涂層的耐化學藥品性以及抗老化的性能，同時增強了涂層耐磨耐溫度變化的性能。不銹鋼磷片在涂層中與基體相互平行疊加排列，形成致密的防滲透層。據(jù)測算，在一到二毫米左右厚的涂層中不銹鋼磷片層的分布可達到上百層，延長了介質滲透擴散的路程，使得介質須經(jīng)過彎彎曲曲的路徑才能滲透擴散到金屬基體的表面。不銹鋼磷片在涂層中形成了無數(shù)的微小區(qū)域，將環(huán)氧樹脂中的微裂紋、微氣泡切割分離開來，減少了涂層與金屬基體之間的熱膨脹系數(shù)之差，降低了涂層硬化時的收縮率以及涂層內(nèi)部的應力。抑制了涂層龜裂、剝落，提高了涂層的粘結力和抗沖擊性。
3.2 不銹鋼拋丸
隨著國內(nèi)汽車、摩托車等行業(yè)的迅速發(fā)展，有色鑄造行業(yè)對表面處理的要求越來越高，作為表面處理中常用的易耗品之一，不銹鋼金屬拋丸的用量也不斷增加，一年要消耗上千噸。國內(nèi)不銹鋼拋丸市場大部分被埃文、福爾康等外國公司所壟斷，市場價每公斤在三十五元左右。根據(jù)對國內(nèi)用戶的調查，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)不銹鋼拋丸的市場需求量很大，目前每噸不銹鋼拋丸的生產(chǎn)成本：（資料為：二○○二年八月）
不銹鋼原料： 七千到八千元
電力： 二千元
霧化氣 三千五百元
人工： 一千元
銷售、包裝等 一千五百元
合計： 一萬五千到一萬六千元
每噸不銹鋼拋丸的銷售價，預計為三萬元，每噸可獲毛利一萬五千元左右，以上計算不包括設備折舊、各種稅等，利潤須根據(jù)實際的生產(chǎn)量來確定。
3.3 金屬過濾砂簡稱金屬砂、不銹鋼砂，它是以高級不銹鋼為原料，采用特殊技術開發(fā)的新型尖端過濾材料，世界上只有少數(shù)幾個公司能生產(chǎn)，國內(nèi)于九十年代初開發(fā)成功并投入大批量生產(chǎn)。 金屬砂是隨著FDY和超細纖維設備技術的引進、外商為保證達到合同考核指標，作為專業(yè)軟件技術（know-how）輸入我國的，過去依賴進口，現(xiàn)在可以出口。 從杜邦為中心的歐美各合纖廠，日本、韓國、臺灣等地的合纖廠近幾年廣泛使用金屬過濾砂。我國一些知名的滌淪長絲、錦淪長絲企業(yè)（中資、外資、合資）、緊跟世界上合成化纖工業(yè)技術發(fā)展和創(chuàng)新的潮流、相繼采用金屬砂。與金屬砂相比，海砂（二氧化硅）、金剛砂（三氧化二鋁）、玻璃珠、多層燒結金屬網(wǎng)等在過濾的綜合性能方面相差很大。使用金屬砂有二大好處：第一、可以較大幅度地提高產(chǎn)品質量，產(chǎn)品的一等率一般可提高3-5個百分點，最高可達10個百分點，在紡多孔絲和一些高附加值的品種時，更是非金屬砂莫屬；第二、可延長組件使用周期至少一倍以上，這樣可減少組件中成本較高的各種網(wǎng)、墊片用量，減少換組件的原料消耗，減少組件處理的費用，可明顯降低生產(chǎn)成本。金屬砂之所以受歡迎是由于它的特殊結構和性能；第一、不定形多邊略帶空必的構造使其具有較大的空隙率和比表面積，海砂、金鋼砂都是實心的構造。過濾性能與過濾材料的空隙率和比表面的大小成正比。第二、尖銳的端緣等多突起形狀，有利于分割高聚物凝聚成份。第三、不銹鋼金屬所特有的高抗壓抗拉強度，使得金屬砂很少破碎，可減少飄絲、斷頭。第四、金屬的導熱系數(shù)遠遠高于海砂等非金屬，可使熔體溫度更均勻。第五、使用簡單、方便，不用水洗、不用篩洗，由于結構的特殊，甚至可以一個規(guī)格單一使用。（當然也可以不同規(guī)格，按不同配比使用）。 目前國內(nèi)外常用的規(guī)格有： 20/40目 40/60目 60/80目 80/120目 。
不銹鋼粉末在其它方面也有許多應用，在此就不一一例舉了。
(作者：上海市機電設計研究院 東建中 )
不銹鋼金屬是指一系列在空氣，水，鹽的水溶液，酸以及其它腐蝕介質中具有高度化學穩(wěn)定性的鋼種。在空氣中耐腐蝕的鋼稱為"不銹鋼"，在各種腐蝕性較強的介質中耐腐蝕的鋼種稱為"耐酸鋼"。通常，我們把不銹鋼與耐酸鋼統(tǒng)稱為不銹耐酸鋼，或簡稱為不銹鋼。根據(jù)習慣用法，不銹鋼一詞常包括耐酸鋼在內(nèi)。由于不銹鋼的優(yōu)異的耐腐蝕性能,它的應用范圍不斷擴大，特別是不銹鋼金屬粉末，隨著金屬粉末制作工藝的進步，成為粉末治金、注射成形、涂料等行業(yè)中的重要的原材料。
2 不銹鋼粉末的制作原理
2.1不銹鋼粉末，可以采用不同的方法制作，目前工業(yè)化制作的方法，主要是采用氣霧化法或水霧化法制作。其制作的原理是：將不銹鋼金屬在熔爐中熔化，經(jīng)中間包過渡，注入到霧化區(qū)霧化。為了控制金屬流的大小，在中間包的底部裝入特制的限流漏嘴。進入霧化區(qū)的融熔金屬液在漏嘴的控制下，呈穩(wěn)定的液流柱垂直落下。在霧化區(qū)，來自噴嘴的高速水流或氣流從不同的方向沖擊金屬液流，將液流擊成碎塊，分散成為不銹鋼粉末。由于不銹鋼在霧化時屬于容易氧化的金屬，在霧化時，單位體積的金屬的表面積增大了千萬倍，不采取一定的保護措施時，所得到的粉末表面會發(fā)生氧化，影響粉末的使用。如果不銹鋼粉末表面氧化比較嚴重時，粉末的表面將呈黃色，嚴重時會全部發(fā)黑。采取了保護措施的粉末，表面呈銀灰色的金屬光澤。
2.2 不銹鋼粉末的化學成份：[1]
表一、不銹鋼粉末的化學成份：
牌號 化學成份：(wt%)
C Cr Ni Si Mo Mn O Fe
304 0.03-2.0 18-20 10-12 0.7-0.8 <0.2 <0.05 余
304L <0.03 18-20 10-12 0.7-0.8 <0.2 <0.05 余
316 0.03-2.0 16-18 12-14 <0.1 2-3 <2.0 <0.05 余
316L <0.03 16-18 12-14 <0.1 2-3 <2.0 <0.05 余
不銹鋼金屬粉末的品種很多，表一所列出的是常用的幾種。
2.3不銹鋼粉的制作工藝
不銹鋼粉末的制作：首先選用合適的霧化方法，可采用的方法有水霧化法和氣霧化法，[1][2][3][4] 其制粉工藝流程為：
選用優(yōu)質不銹鋼原料--中頻感應爐內(nèi)熔化--成份調整--脫氧除渣--霧化制粉--質量檢測--篩分--包裝入庫
2.4高壓水霧化制粉設備和工藝
高壓水霧化制粉設備有二種形式：
一種稱為暢開式，其特征是霧化時，霧化環(huán)境與大氣通，粉末如對氧敏感的話，則易氧化。所以采用暢開式的設備，一般用于制作對粉末的氧含量要求不高或不易氧化的硅鐵粉、鉻鐵粉、銅合金粉、熱噴涂用的鎳基合金粉等粉末。采用暢開式水霧化設備生產(chǎn)金屬粉末的單位很多，在上海地區(qū)有上海司太立公司、大通合金粉末有限公司、億通寶合金粉末有限公司等。
另一種是全封閉式，其特征是霧化時，霧化環(huán)境與大氣隔絕，金屬在低真空狀態(tài)下進行霧化，它適合那些對氧敏感的金屬，用全封閉式設備制得的金屬粉末，其含氧量很低，能滿足客戶對含氧量低的要求。上海地區(qū)如崇明合金粉末廠等就是采用此種設備生產(chǎn)鈷基合金粉末、鎳基合金粉末、鐵基合金粉末等各類合金粉末，
高壓水霧化法制作不銹鋼粉末時，主要使用的設備有：
一：中頻感應熔煉爐，用于熔煉的爐子，其容積大小可根據(jù)年產(chǎn)量定，一般選用一百公斤的，年產(chǎn)量在二百到三百噸左右。
二：高壓水泵，水泵的壓力10~50Mp,視不銹鋼粉末的用途選用，常用的壓力在25Mp。
三：全封閉式制粉裝置，包括霧化噴嘴、中間包、旋流器等部分，這是粉末能否制作得好的關鍵設備，在霧化時，高溫的金屬遇到霧化介質水時，其中的熱量迅速傳遞給水，使水氣化，同時產(chǎn)生大量的水蒸氣，使密封的霧化裝置中的氣壓飛快的提高。為了保證操作人員的安全和霧化過程的順利進行，必須不斷地將產(chǎn)生的水蒸氣移出霧化裝置。
四：循環(huán)水水池，使用循環(huán)水池的目的，是為了不向環(huán)境排放富含金屬離子的霧化廢水，減少環(huán)境污染。循環(huán)水經(jīng)沉淀、過濾處理后再用作霧化介質。有人建議采用去離子水，認為可以提高粉末的質量，經(jīng)過我們的對比試驗，發(fā)現(xiàn)采用循環(huán)水與采用去離子水，所制得的不銹鋼粉末，在質量上沒有出別。采用去離子水，由于要另外投資一套制作去離子水的裝置，大約要增加百分之十五左右的投資額。同時，在日常生產(chǎn)中，去離子水設備的運作，無疑也增加了每公斤不銹鋼粉末的制作成本，所以一般不采用。
五：篩分和包裝設備、檢測儀器等。
3 不銹鋼粉末的應用
3.1 不銹鋼磷片涂料
不銹鋼磷片涂料用于重防腐涂料中，由于其本身的優(yōu)良耐蝕性能，它的加入增強了涂層的耐化學藥品性以及抗老化的性能，同時增強了涂層耐磨耐溫度變化的性能。不銹鋼磷片在涂層中與基體相互平行疊加排列，形成致密的防滲透層。據(jù)測算，在一到二毫米左右厚的涂層中不銹鋼磷片層的分布可達到上百層，延長了介質滲透擴散的路程，使得介質須經(jīng)過彎彎曲曲的路徑才能滲透擴散到金屬基體的表面。不銹鋼磷片在涂層中形成了無數(shù)的微小區(qū)域，將環(huán)氧樹脂中的微裂紋、微氣泡切割分離開來，減少了涂層與金屬基體之間的熱膨脹系數(shù)之差，降低了涂層硬化時的收縮率以及涂層內(nèi)部的應力。抑制了涂層龜裂、剝落，提高了涂層的粘結力和抗沖擊性。
3.2 不銹鋼拋丸
隨著國內(nèi)汽車、摩托車等行業(yè)的迅速發(fā)展，有色鑄造行業(yè)對表面處理的要求越來越高，作為表面處理中常用的易耗品之一，不銹鋼金屬拋丸的用量也不斷增加，一年要消耗上千噸。國內(nèi)不銹鋼拋丸市場大部分被埃文、福爾康等外國公司所壟斷，市場價每公斤在三十五元左右。根據(jù)對國內(nèi)用戶的調查，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)不銹鋼拋丸的市場需求量很大，目前每噸不銹鋼拋丸的生產(chǎn)成本：（資料為：二○○二年八月）
不銹鋼原料： 七千到八千元
電力： 二千元
霧化氣 三千五百元
人工： 一千元
銷售、包裝等 一千五百元
合計： 一萬五千到一萬六千元
每噸不銹鋼拋丸的銷售價，預計為三萬元，每噸可獲毛利一萬五千元左右，以上計算不包括設備折舊、各種稅等，利潤須根據(jù)實際的生產(chǎn)量來確定。
3.3 金屬過濾砂簡稱金屬砂、不銹鋼砂，它是以高級不銹鋼為原料，采用特殊技術開發(fā)的新型尖端過濾材料，世界上只有少數(shù)幾個公司能生產(chǎn)，國內(nèi)于九十年代初開發(fā)成功并投入大批量生產(chǎn)。 金屬砂是隨著FDY和超細纖維設備技術的引進、外商為保證達到合同考核指標，作為專業(yè)軟件技術（know-how）輸入我國的，過去依賴進口，現(xiàn)在可以出口。 從杜邦為中心的歐美各合纖廠，日本、韓國、臺灣等地的合纖廠近幾年廣泛使用金屬過濾砂。我國一些知名的滌淪長絲、錦淪長絲企業(yè)（中資、外資、合資）、緊跟世界上合成化纖工業(yè)技術發(fā)展和創(chuàng)新的潮流、相繼采用金屬砂。與金屬砂相比，海砂（二氧化硅）、金剛砂（三氧化二鋁）、玻璃珠、多層燒結金屬網(wǎng)等在過濾的綜合性能方面相差很大。使用金屬砂有二大好處：第一、可以較大幅度地提高產(chǎn)品質量，產(chǎn)品的一等率一般可提高3-5個百分點，最高可達10個百分點，在紡多孔絲和一些高附加值的品種時，更是非金屬砂莫屬；第二、可延長組件使用周期至少一倍以上，這樣可減少組件中成本較高的各種網(wǎng)、墊片用量，減少換組件的原料消耗，減少組件處理的費用，可明顯降低生產(chǎn)成本。金屬砂之所以受歡迎是由于它的特殊結構和性能；第一、不定形多邊略帶空必的構造使其具有較大的空隙率和比表面積，海砂、金鋼砂都是實心的構造。過濾性能與過濾材料的空隙率和比表面的大小成正比。第二、尖銳的端緣等多突起形狀，有利于分割高聚物凝聚成份。第三、不銹鋼金屬所特有的高抗壓抗拉強度，使得金屬砂很少破碎，可減少飄絲、斷頭。第四、金屬的導熱系數(shù)遠遠高于海砂等非金屬，可使熔體溫度更均勻。第五、使用簡單、方便，不用水洗、不用篩洗，由于結構的特殊，甚至可以一個規(guī)格單一使用。（當然也可以不同規(guī)格，按不同配比使用）。 目前國內(nèi)外常用的規(guī)格有： 20/40目 40/60目 60/80目 80/120目 。
不銹鋼粉末在其它方面也有許多應用，在此就不一一例舉了。
(作者：上海市機電設計研究院 東建中 )
