專利名稱：提高由粉末、顆粒、薄板或箔材料壓實(shí)制成的部件和制品的生坯強(qiáng)度的室溫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓實(shí)金屬、金屬合金、金屬包敷材料和金屬間化合物材料的粉末、顆粒、連續(xù)纖維、箔或薄板，制成凈尺寸成型(net shape)或接近凈尺寸成型(near net shape)制品的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及在室溫下壓實(shí)這些材料制成具有較高生坯強(qiáng)度的凈尺寸成型或接近凈尺寸成型部件或制品的方法和活化溶液。在應(yīng)用中，本方法和活化溶液可用于壓實(shí)各種用途的材料，包括牙齒修補(bǔ)、高溫材料、熱控材料、具有形狀記憶效應(yīng)的合金、高強(qiáng)度合金、復(fù)合材料、半導(dǎo)體合金(TiSnNi)、和在涂敷和印刷部件的工藝中應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在粉末冶金學(xué)中，微小直徑(小于1μm到200μm)的粉末顆粒送入模壓機(jī)的模腔，接著被壓縮成部件或型材。經(jīng)過最初的壓縮后，這些部件并不是100％的緊密，粉末顆粒也遠(yuǎn)不是100％的結(jié)合在一起。在很多情況下，顆粒間“焊合”的相對(duì)數(shù)目很低，形成一個(gè)相當(dāng)脆弱的部件。這種部件的強(qiáng)度通常稱為“生坯”強(qiáng)度，一般是100％緊密結(jié)合的部件強(qiáng)度的50％或更少。為了實(shí)現(xiàn)充分結(jié)合的，在許多情況下是為了獲得更致密的部件，這種生坯形成的部件接著將在高溫下燒結(jié)。在許多情況下，壓制前粉末中常加入潤滑劑。這樣，潤滑劑必須在低于燒結(jié)溫度的條件下通過燃燒除去，即“去潤滑劑”。一般而言，燒結(jié)溫度為被壓縮的金屬或合金的熔點(diǎn)(Tm)的較大的分?jǐn)?shù)，通常為高于0.8Tm。燒結(jié)過程破壞了生坯部件內(nèi)部的氣孔，最終導(dǎo)致緊密但并不是100％緊密結(jié)合的部件。然而，這種部件的形狀與生坯部件被壓制時(shí)相比發(fā)生畸變，主要是由于密度的改變，有時(shí)是由于燒結(jié)過程中相發(fā)生改變。因此，目前的粉末冶金學(xué)方法是有局限的，因?yàn)樗鼈儾荒苡脕砩a(chǎn)幾何形狀復(fù)雜的部件，以及不能用那些在高燒結(jié)溫度下經(jīng)歷了不良相變的材料制成部件，而高燒結(jié)溫度對(duì)于顆粒間的結(jié)合是必需的。
對(duì)一些在空氣中易氧化的活性合金粉末，比如鋁和鈦合金，粉末冶金術(shù)(如處理，壓實(shí)和/或加壓)必須特別注意避免爆炸。在日本，鋁粉冶金術(shù)由于這個(gè)原因已被禁止。
爆炸的危險(xiǎn)起因于暴露的鋁粉極易氧化，空氣中形成的氧化物阻礙了鋁的相互冷焊。水霧化的鋁有一層更厚的表面氧化物，因此，這種氧化物結(jié)合到鋁粉制作的部件結(jié)構(gòu)中。它的存在降低了鋁部件的熱性質(zhì)和其他性質(zhì)。所以，高溫?zé)Y(jié)對(duì)于促進(jìn)鋁顆粒間的相互結(jié)合是必需的。
當(dāng)金屬箔或薄板被用作原料，通常采用熱輥壓結(jié)合(hot rollbonding)來壓實(shí)。熱輥壓破碎了材料表面自然產(chǎn)生的氧化物，因此使粉末顆粒(箔或薄板)的表面通過充分的接觸點(diǎn)焊接到一起，使顆粒、薄板或箔之間有足夠的粘合力。這樣一種熱輥壓結(jié)合方法的例子在Scorey的美國專利5,384,087中公開。這種方法并不總是令人滿意的，因?yàn)樗鼈冏罱K的組織中有氧化物存在。破碎這些氧化物需要很大的形變量，從而產(chǎn)生很高的內(nèi)應(yīng)力，從而需要進(jìn)行退火，也導(dǎo)致形狀扭曲。
在特定的工藝中，將液態(tài)金屬、陶瓷或它們的混合物加熱到極高的溫度，且以足夠高的速度噴射到基體上，經(jīng)過沖擊接觸使材料自身以及所述材料與基體可緊密焊接在一起，通過該步驟，部件或涂層被“印刷”到基體上。然而這種方法是有局限的，因?yàn)樗鼈儾荒芫_控制淀積的過程，因此不能用來生產(chǎn)很精確的印刷部件，比如那些被用于微電子和縮微成像中的部件。這些方法還使氧化物和氣孔同時(shí)存在于最后的淀積部件中。此外，由于用來噴射材料到基體的設(shè)備的溫度的限制不能足夠高以使某些材料液化，如銅，可用熱噴射技術(shù)淀積的材料類型以及最終產(chǎn)品的類型是有局限的。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的目的是提供一種安全的在室溫(冷焊)或在顯著低的燒結(jié)溫度(0.5Tm或更低)條件下進(jìn)行的凈尺寸成型或接近凈尺寸成型的致密化方法，該方法可用于將對(duì)其它方法而言存在危險(xiǎn)的某些類型的粉末、顆粒、箔或薄板材料壓實(shí)制成部件，該部件比經(jīng)壓制的顆粒間典型結(jié)合更強(qiáng)或生坯強(qiáng)度更大。本發(fā)明提供了一種在室溫或低溫下制造緊密結(jié)合的凈尺寸成型部件或接近凈尺寸成型部件的方法。通過本發(fā)明形成的部件不需要高溫?zé)Y(jié)來達(dá)到最后的強(qiáng)度或密度。本發(fā)明的方法可應(yīng)用于通過壓實(shí)各種材料的粉末、顆粒、箔或薄板來制造部件或制品的任何方法中。這些方法包括傳統(tǒng)的粉末冶金術(shù)，即粉末或顆粒在粉末壓力機(jī)的模腔中被壓實(shí)。還包括熱力和非熱力噴涂技術(shù)，即材料以很高的速度被噴射，從而在與基體沖擊接觸后被壓實(shí)。
本發(fā)明方法通過將粉末置于含水溶劑中，排除了壓機(jī)周圍攜帶空氣的微粒，也增加了粉末冶金術(shù)的安全性。此外，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)鋁粉被活性較低的金屬如銅包敷時(shí)，由于被空氣氧化緩慢，鋁粉不易爆炸。另外一個(gè)例子是鈦被鎳包敷。由于涂層與顆粒的接觸面積增加，通過在較低的溫度下和常壓下發(fā)生的互擴(kuò)散過程，提供在低溫大量形成化合物的方法，這是本發(fā)明的另一個(gè)目的。金屬粉末在室溫，在混合物中表面被處理過的粉末的熔點(diǎn)溫度之下，在足夠形成均一的金屬復(fù)合物的壓力時(shí)能被壓實(shí)，并隨后在較低的溫度(T≤0.5Tm)下反應(yīng)形成所需的金屬間化合物。
附圖簡述

圖1為生坯銅鋁斷面的掃描電子顯微照片圖2為根據(jù)本發(fā)明的方法壓實(shí)的銅鋁斷面的掃描電子顯微照片圖3為根據(jù)本發(fā)明的方法壓實(shí)的銅斷面的掃描電子顯微照片圖4為根據(jù)本發(fā)明的方法壓實(shí)的銅鋁拋光橫截面的光學(xué)顯微照片。每個(gè)鋁粒周圍可觀察到完整的銅的覆層。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳述本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，作為傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)的替換方法，各種材料的粉末、顆粒、箔和薄板的冷焊以及由它們形成凈尺寸成型部件或制品的過程可在室溫下進(jìn)行。使用本發(fā)明方法，顆粒被本發(fā)明的活化溶液恰當(dāng)處理后當(dāng)互相接觸的顆粒表面發(fā)生冷焊時(shí)，壓實(shí)材料的“生坯強(qiáng)度”增加。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明包括提高制品或部件生坯強(qiáng)度的室溫方法，從而無需通過高溫?zé)Y(jié)即可在粉末壓機(jī)中產(chǎn)生凈尺寸成型的完全致密的制品或部件。在另一個(gè)實(shí)施方案中，使用高速噴射到基體的室溫下的材料，不必加熱液化，即可采用本發(fā)明的方法涂敷或印刷部件。
在本發(fā)明中，“凈尺寸成型”意味著即可使用的部件或制品的最后的或凈的形狀、大小和密度。所述制品或部件的凈形狀、大小和密度實(shí)質(zhì)上并不偏離經(jīng)過任何隨后的加工步驟所形成的最終的形狀。例外的情況是，如鈦鋁合金，鋁鎳合金，或鈦鎳錫合金，在燒結(jié)時(shí)，這些合金會(huì)發(fā)生相變化。例如，在制造部件或制品的過程中，通過壓實(shí)顆粒，接著靠高溫?zé)Y(jié)強(qiáng)化部件，在燒結(jié)步驟之后，而不是燒結(jié)步驟之前的形狀、尺寸將使其成為最終形狀和尺寸。高溫?zé)Y(jié)改變了壓實(shí)制品的形狀，大小和密度。在本發(fā)明中，在室溫條件下意味著沒有在所述過程中加入顯著的額外熱源(足夠影響部件或制品的密度，即內(nèi)部的孔隙度)。在本發(fā)明中，“完全致密”意味著需要經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)步驟而產(chǎn)生的制品或部件本應(yīng)在高溫?zé)Y(jié)后獲得的密度。然而，上面提到的發(fā)生相變的合金同樣作為一個(gè)例外適用于此。
本發(fā)明方法可用于以各種材料的粉末、顆粒(如絲、晶須、纖維)、箔或薄板制造有較高生坯強(qiáng)度的凈尺寸成型或接近凈尺寸成型的部件或制品。在本發(fā)明中，“較高生坯強(qiáng)度”意味著它比可在某種類型的壓力下得到的壓實(shí)材料的生坯強(qiáng)度要高?；蛘?，這種方法還能被用來和下面的技術(shù)結(jié)合，該技術(shù)用于涂敷或印刷部件(如電路板，刻度盤等)，其過程是通過噴射材料到基體上使粉末材料相互之間以及粉末與基體間通過碰撞將粉末材料壓實(shí)。這種方法包含用含水活化溶液處理粉末、顆粒、箔或薄板材料，和在室溫或接近室溫下用壓力壓實(shí)處理過的材料成為凈尺寸成型或接近凈尺寸成型。在許多情況下，不需進(jìn)一步的加工步驟，尤其是高溫?zé)Y(jié)，無需大量加熱的外部熱源或機(jī)加工到最終尺寸就能生產(chǎn)出完全致密、緊密結(jié)合、凈尺寸成型部件或制品。并且，采用這種方法，通過用金屬(如銅)包敷每一種材料，并使用本發(fā)明的活化溶液以及在把它們結(jié)合到一起的壓力下，不同的材料如碳化硅、鎢或石墨可與鋁結(jié)合到一起(銅包鋁)。而這種結(jié)合此前只有在將部件形狀扭曲或使用粘結(jié)劑的條件下才有可能實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明的方法中，處理材料的步驟可在原位進(jìn)行，例如在粉末冶金壓力機(jī)模腔中或單獨(dú)的容器中，來自于處理步驟的材料和活化溶液的漿料此后被轉(zhuǎn)移到粉末壓力機(jī)的模腔中。這樣一種容器的例子是粉末壓力機(jī)的進(jìn)料板(粉末傳送系統(tǒng))。此外，在許多情況下，本發(fā)明被用來涂敷制品、制造或印刷部件，利用足夠的速度噴射材料到基體上，所述容器應(yīng)該是適于完成這個(gè)任務(wù)的合適設(shè)備容器。
采用本發(fā)明的方法，可適當(dāng)壓實(shí)成為凈尺寸成型的材料，包括但不限于金屬、金屬合金、金屬間化合物以及它們的組合物。其它的材料，如陶瓷、復(fù)合材料(其性能服從混合定律，彼此之間不會(huì)互相反應(yīng)的材料的混合物)以及相對(duì)于氫電極電勢負(fù)性很大任何金屬或合金可壓實(shí)成凈尺寸成型部件，通過用適于本發(fā)明的金屬、合金或金屬間化合物將它們包敷一層即可實(shí)現(xiàn)。例如，這些金屬包括但不限于標(biāo)準(zhǔn)電勢比氫大的所有金屬，如鉑、鈀、銀、金、銠、錸、鍺、銻、釕、鋨、銅、銥、銻、砷。此外，標(biāo)準(zhǔn)電勢略小于但接近于氫的金屬，如鐵、鎳、鈷、錫和銦適于用本發(fā)明的方法直接壓實(shí)(或噴射)制造部件或制品，或包敷其它方法不能壓實(shí)的材料。適用于本發(fā)明的冷焊法的合金(以及作為其它材料金屬涂層的合金)包括但不限于鐵的合金(如鋼)、銅的合金(如黃銅、青銅)和鉛合金(如焊錫)。
根據(jù)本發(fā)明，能被合適的金屬或合金包敷并被壓實(shí)成凈尺寸成型或接近凈尺寸成型部件的材料的例子包括不銹鋼、鋅、鐵、鈦、鉿、鉬、鉭、鈮、釩、鋅、鎵、鑭、錸、錫、釔、鈧、釷、鈰、鐠、釹、釤、釓、鋱、鈥、鉺、銩、鐿、镥、石墨、金剛石、鎢、鋁、碳化硅、碳化鎢、鉬、鈦、鎳和鐵的粉末、顆粒、薄板或箔。如前所示，某種材料(如鎳)能在包敷或不被包敷條件下壓實(shí)，或自身作為涂層。所有前面提到的材料起初可被提供相應(yīng)的金屬涂層，如鎳，鈷或銅，或者是本發(fā)明在用活化溶液處理材料之前，可包括任選的包敷相應(yīng)用于壓實(shí)的材料的步驟。
合適的金屬涂層通常應(yīng)較易變形。如上簡述，特別優(yōu)選的涂層材料是標(biāo)準(zhǔn)電勢大于氫的金屬(氫電極電勢(VSHE)為0伏)。包敷步驟能按任何已知的包敷顆粒、箔或薄板的方法進(jìn)行，如電化學(xué)沉積法、CVD、PVD或球磨法。
起初就具有涂層的應(yīng)用于本方法中的材料是那些已經(jīng)通過包敷調(diào)控了特性的材料(得到至少有一個(gè)性質(zhì)不同于涂層和核心材料的部件或制品)。這種涂層可能較厚，可以是被包敷材料重量的約10％-50％。實(shí)際厚度將隨顆粒特定的大小而變化，且根據(jù)我們所需的最終材料的被調(diào)節(jié)的特性所決定。為了使材料被壓實(shí)，用本發(fā)明的活化溶液包敷材料，常常通過對(duì)于本方法而言額外的步驟包敷材料，涂層的厚度較薄以減少壓制部件或制品中出現(xiàn)涂敷材料的性質(zhì)。因此，涂層是僅作為(與活化溶液結(jié)合)一種“膠”使材料結(jié)合在一起。在這樣的涂層中，涂層的用量優(yōu)選約為1％-10％(重量)。當(dāng)然，這種厚度將隨著所用的具體材料不同而變化。然而，在兩種情況下，涂層的厚度應(yīng)該足以均勻地包敷待處理和壓實(shí)的幾乎整個(gè)材料的表面。
可選擇的包敷步驟可用任何已知的包敷顆粒、箔或薄板的方法進(jìn)行實(shí)施。這些方法包括通過氣相或液相進(jìn)行沉積的涂層。氣相沉積涂層的方法包括所有已知的方法。特定的例子包括流化床沉積、真空蒸發(fā)、濺射和等離子體輔助化學(xué)汽相沉積。液相沉積的涂層包括但不限于電解涂層，如來自流化床或離心床的電解涂層包敷到顆?；蚶w維上；浸沒或置換沉積和化學(xué)還原。流化床包敷技術(shù)的一個(gè)例子在某些本發(fā)明人的共同未決的美國專利申請(qǐng)08/673,135(題為“粉末的電化學(xué)流化床涂敷”)中描述，在此全文列入作為參考。離心床包敷技術(shù)的一個(gè)例子在某些本發(fā)明人的共同未決的美國專利申請(qǐng)08/568,637(題為“粉末的離心床包敷”)中描述，在此全文列入作為參考。
本發(fā)明方法也被用來壓實(shí)金屬間化合物，例如，Ag4Sn、Ag3Sn、Ni3Al、NiAl、TiNiSn、Al2Cu、AlCu2、Al3Cu2、Al4Cu9和TiNi。這些金屬間化合物中的一些在牙科領(lǐng)域作為牙齒修補(bǔ)有特別的用途，且依據(jù)本發(fā)明用活化溶液適當(dāng)?shù)靥幚砗罂杀粔簩?shí)。同樣，金屬合金，如銅、銀、鈷和鎳的合金采用本發(fā)明的方法可在室溫下被壓實(shí)制成或印刷成部件。
在本發(fā)明的方法中，待壓實(shí)的材料用含水活化溶液處理，使它們的表面適于在室溫下經(jīng)壓制相互冷焊在一起。含水活化溶液應(yīng)優(yōu)選包括酸、還原劑、以及它們的混合物或熔鹽電解質(zhì)中的一種。本發(fā)明人盡管不希望被任何理論限制，但相信任何能從待壓實(shí)的材料表面以一定程度除去氧化物(以及氮化物或污染物)的溶液在本發(fā)明中都是適用的，其中所述去除程度應(yīng)使待壓實(shí)的材料上的點(diǎn)在壓力作用下適于相互冷焊一起，從而增加最終部件或制品的生坯強(qiáng)度。當(dāng)然，活化溶液中每種成分的性質(zhì)和具體濃度取決于應(yīng)用的性質(zhì)，即進(jìn)行冷焊的具體材料和最終部件或制品所需的特定性能。
任何含水介質(zhì)均可用作溶劑溶解酸或還原劑形成含水活化溶液。合適的溶劑包括但不限于水、油、甲醇、甲苯、苯、硝酸，乙醇、鹽酸、氫氟酸、氫溴酸和熔鹽(如氯鋁酸鹽和氯化甲基坐林鎓(methylzolium chloride))。酸化的水優(yōu)選作為所述活化溶液的溶劑。
用于所述含水活化溶液中的合適的酸包括但不限于氟硼酸、硫酸、氫氟酸、鹽酸、檸檬酸、己二酸、抗壞血酸、抗壞血酸鈉、抗壞血酸鉀、氨基磺酸、氟化氫銨、硝酸、乙酸、乙酰乙酸、茴香酸、苯甲酸、氫碘酸、氫溴酸以及它們的混合物。在所有的情況下，酸的pH值應(yīng)優(yōu)選等于或接近于它的pKa值。并且，在所述水溶液中，溫度約為25-50℃時(shí)，酸的優(yōu)選濃度范圍約為0.1％-10％(重量)。溶液中酸的pH值是關(guān)鍵參數(shù)，因此其它所有的參數(shù)應(yīng)被調(diào)整以保證溶液中有合適的酸pH值。
下表顯示了活化溶液中典型的酸組分以及它們各自適于本發(fā)明方法的優(yōu)選pH值。表I
當(dāng)還原劑被用在本發(fā)明的含水活化溶液中時(shí)，還原劑及其優(yōu)選適用的pH值列表如下，但不限于pH約為8-12的二甲胺基甲硼烷、pH約為1-5的氫硼化鈉、pH約為3-7的次磷酸鈉、pH約為2-6的亞硫酸氫鈉、pH約為2-6的聯(lián)氨、pH約為2-10的對(duì)苯二酚、pH約為2-10的鄰苯二酚、pH約為2-10的間苯二酚、pH約為1-5的亞硫酸鈉、pH約為2-5的甲醛及它們的混合物。在約為25-50℃溫度下，用在含水活化溶液中的還原劑的優(yōu)選濃度范圍約為1％-10％(重量)。在所有的情況下，還原劑的濃度應(yīng)被調(diào)整達(dá)到所需的pH。
此外，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，氧化對(duì)如能被氧化成Sn+4的Sn+2、能被氧化成Cu++的Cu+1、能被氧化成Co+++的Co++也可用作還原劑。
另外，熔鹽電解質(zhì)可被用作含水活化溶液，本發(fā)明方法中使用的優(yōu)選熔鹽電解質(zhì)包括但不限于氯化甲基坐林鎓(methylzoliumchloride)、氯化氨基坐林鎓(aminozolium chloride)、氯化酰胺基坐林鎓(amidozolium chloride)、氯鋁酸鹽及其它們的混合物的溶液。通常，在約為25-300℃溫度下，熔鹽電解質(zhì)應(yīng)該以濃度約為100％(重量)存在于含水溶劑中。
本發(fā)明并不限于利用含水活化溶液來處理合適的材料。例如，在粉末、顆粒、薄板和箔的表面也可通過負(fù)電勢(與另一個(gè)電極為參照)在適當(dāng)?shù)倪€原性溶液中進(jìn)行電解處理。特別是鐵，利用負(fù)電勢，可在含有硫酸鹽的溶液中處理。然而，這種替代性處理步驟的效果不及采用活化溶液處理材料，因?yàn)槿绻捎诳赡艿膹?fù)雜吸收會(huì)造成電勢(電壓)消失，顆粒將不能冷焊。除了上述的電化學(xué)方法外，其他從金屬表面除去氧化物和防止氧化物進(jìn)一步形成的方法，也可使用。此外，用惰性和還原氣體等離子體氣體，如合成氣體(5％氫和95％氮)對(duì)粉末、顆粒、薄板或箔進(jìn)行的處理也適合在壓實(shí)材料之前活化其表面。
在所有的情況下，不管活化溶液中的活化成分是什么，該溶液還應(yīng)包含至少一種添加劑。這種添加劑包括表面活化劑、還原劑、潤滑劑、粘性減小試劑、前述這些試劑的組合和標(biāo)準(zhǔn)電勢小于氫的元素。粘性減小試劑包括醇類，如甲醇、乙醇、丙醇和甘油。特別優(yōu)選的添加劑是膠態(tài)聚四氟乙烯(PTFE)。在模壓機(jī)中壓實(shí)時(shí)，膠態(tài)聚四氟乙烯的應(yīng)用有助于本發(fā)明制造的制品或部件的脫模。聚四氟乙烯的顆粒還可含有防腐劑或潤滑劑。
特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法用于壓實(shí)被銅包敷的材料，如銅包鋁(粉末、顆粒、箔或薄板)，且與活化溶劑結(jié)合使用，活化溶劑包含乙酸水溶液，其pH約為1.5-3，在約25-50℃的溫度下，其濃度約為5％-20％(重量)。銅包鎢優(yōu)選用包含氟硼酸水溶液的活化溶液處理，該溶液的pH約為0.1-5，在約25-50℃的溫度下，其濃度約為0.5％-20％(重量)。銅包碳化硅和銅包鉬的處理優(yōu)選與銅包鎢的處理相似。
處理后，粉末、顆粒、箔或薄板被壓實(shí)成凈尺寸成型接近凈尺寸成型、且生坯強(qiáng)度較高的部件或制品(強(qiáng)度提高因而不需要高溫?zé)Y(jié)步驟)。此外，壓實(shí)之前金屬和/或非金屬的堅(jiān)硬成分，如高強(qiáng)度晶須、顆粒、纖維或絲添加劑形式的氧化物、碳化物或氮化物的微粒可結(jié)合到混合物中。這些添加劑可包括但不限于氧化鋁粉、碳化硅粉末、石墨、金剛石、藍(lán)寶石、碳化硼、碳化鎢等。其他的晶須、纖維或顆粒添加劑也在發(fā)明的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明中，用來壓實(shí)選定的材料成為凈尺寸部件或制品的壓力可由任何已知的方法或已知的設(shè)備提供，以便將各種材料壓實(shí)成為部件。壓實(shí)所述材料的優(yōu)選方式包括但不限于手工方法(如手工操作的單軸壓機(jī)、牙科器具和錘子)、模壓機(jī)、鍛壓機(jī)、壓印機(jī)、等靜壓機(jī)、擠壓接合或輥壓接合。此外，當(dāng)以足夠的速度進(jìn)行噴射時(shí)可產(chǎn)生沖擊力，顆粒間和顆粒對(duì)基體的這種沖擊力可提供所述的壓力。提供壓力的步驟也可在原位并與所述處理步驟幾乎同時(shí)發(fā)生，或者被適當(dāng)處理的材料也可轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方進(jìn)行壓實(shí)。
一般而言，任何已知的壓實(shí)材料制造部件或制品的方法，包括那些用于生產(chǎn)牙齒修補(bǔ)(手柄、振動(dòng)錘)的方法適于本發(fā)明。通過在合適的模子中壓制被處理過的、有時(shí)是被包覆了的粉末，或應(yīng)用擠出成型或注射模塑，被處理的材料可形成具有高生坯強(qiáng)度的凈尺寸成型或接近凈尺寸成型的部件。
當(dāng)壓實(shí)材料的步驟在粉末壓機(jī)的模腔中進(jìn)行時(shí)，壓實(shí)材料成為緊密結(jié)合一起的固體的壓力范圍優(yōu)選約為20-120Kpsi。當(dāng)然，具體使用的壓力根據(jù)待壓實(shí)材料、生產(chǎn)或印刷的部件或制品的復(fù)雜性和所需的密度、以及壓力機(jī)的加載速度的不同而變化。一些材料對(duì)加載速度是敏感的，如銅包鋁和鐵合金。在這些情況下，優(yōu)選的加載速度(壓頭速度)應(yīng)約為0.5-100mm/秒。優(yōu)選加載速度約為100mm/秒的工業(yè)用的機(jī)械粉末壓機(jī)。
在壓實(shí)步驟中，處理過的材料之間存在的液體因壓實(shí)時(shí)產(chǎn)生的壓力的作用，在粉末、顆粒、箔或薄板之間擠出。另外，在實(shí)際壓實(shí)步驟前，可通過合適的手段除去液體，如通過真空方式。除了使顆粒間能夠焊合外，所述液體還有另一個(gè)重要的好處通過將很細(xì)的粉末置于液體表面以下，使得處理它們更加安全。在顆粒用于原位牙齒修補(bǔ)的情況下，病人將不會(huì)吸入它們。
含水溶液的另一個(gè)好處是為在粉末壓力機(jī)的模腔中壓實(shí)顆粒提供潤滑作用。如果活化溶液中加入少量的表面活化劑，在模腔中壓實(shí)濕的粉末時(shí)，潤滑顆粒被擠壓到壓模的表面，起到了潤滑該表面的作用。因此從模腔中脫模(取出)成品部件將變得容易。表面活化劑的例子有，但不限于DELRYN、DF-16(聚乙氧基化的醇/聚乙二醇)、tritonx-1a(辛基苯氧基聚乙氧基-乙醇)、florade(3M，C-135氟化學(xué)表面活化劑)、十二烷基硫酸鈉或膠質(zhì)材料如PTFE。
在壓實(shí)材料的壓力通過高速噴射獲得的實(shí)施方案中，經(jīng)活化溶液處理的粉末狀材料應(yīng)以足夠速度推進(jìn)以獲得一定的能量和動(dòng)量，使得顆粒間和顆粒與基體之間實(shí)現(xiàn)沖擊冷焊。推進(jìn)顆粒的速度典型地應(yīng)為約200-2000m/秒，優(yōu)選該范圍的下限。
所得部件或制品的特性取決于原材料的特性、每種組分的相對(duì)用量、使用的處理劑、或最終部件或制品的所需密度。密度由所使用的壓實(shí)工序的具體情況決定。這樣，一般而言，壓實(shí)過程所采用的壓力值增加，成品的密度、抗壓強(qiáng)度和破壞強(qiáng)度也增加。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明包含在室溫下壓實(shí)鐵或鐵合金(即鋼)的粉末、顆粒、箔或薄板，制成凈尺寸成型或接近凈尺寸成型、且具有高生坯強(qiáng)度的制品的方法。該方法包含以下步驟用含有含鹵酸的含水活化溶液處理鐵或不銹鋼，以及在室溫下使用壓力壓實(shí)處理過的鐵或不銹鋼成為完全致密的最終形狀。
在某些情況下，在用含水活化溶液處理前，可用前述的標(biāo)準(zhǔn)電勢大于氫的或足夠接近于所述標(biāo)準(zhǔn)電勢的適于包敷的金屬將鐵或鐵合金包敷。適于該步驟的涂層應(yīng)選自上文列出的涂層材料，且可使用相同的包敷技術(shù)進(jìn)行包覆并獲得其相同的各自的厚度。
當(dāng)壓實(shí)鐵或鐵合金制成凈尺寸成型或接近凈尺寸成型、且具有高生坯強(qiáng)度的制品或部件時(shí)，在含水活化溶液中使用的合適的含鹵酸的實(shí)例以及它們的相應(yīng)的pH值包括，但不限于pH約為1-3的鹽酸、pH約為1-3的氫溴酸、pH約為1-3的氫碘酸、pH約為1-3的氫氟酸和pH約為1-3的氟硼酸。在約25-50℃下，所述水溶液中含鹵酸的優(yōu)選濃度范圍約為5-10％(重量)。該活化溶液中的附加組分包括如上述的還原劑和少量的其它酸如乙酸，以調(diào)節(jié)pH值。在該實(shí)施方案中，與其它實(shí)施方案相同，含水活化溶液也可包含其它添加劑。
本發(fā)明還包括在室溫下對(duì)顆粒狀非金屬、金屬、金屬合金或金屬間化合物材料施加壓力，而使其壓實(shí)成具有高生坯強(qiáng)度的凈尺寸成型部件的方法。該方法包括向所述材料中加入一定量的含水活化溶液的步驟，含水活化溶液的濃度和pH值應(yīng)足以使在施加壓力后，顆粒狀材料形成具有高的生坯強(qiáng)度的凈尺寸成型部件。該活化溶液包括酸、還原劑或其混合物，如前述的實(shí)施方案所述，或包括熔鹽電解質(zhì)。本實(shí)施方案中的酸、還原劑和熔鹽電解質(zhì)的合適pH值和濃度的選擇也與上文詳述的本發(fā)明的其它實(shí)施方案相同。
該方法與上述方法相似，也可以包括在加入含水活化溶液之前用標(biāo)準(zhǔn)電勢大于氫(或接近于氫)的金屬包敷顆粒的步驟。
本方案中，類似其它上述方案，可以在材料處理后添加一個(gè)步驟，以提供一個(gè)惰性氣氛(非氧化)，而這時(shí)此材料處理步驟是在一個(gè)在時(shí)間和空間上均與壓實(shí)步驟隔離的容器中進(jìn)行的。該活化溶液可在顆粒材料轉(zhuǎn)移入模腔前被除去，條件是防止轉(zhuǎn)移過程中粉末氧化，可為其提供一個(gè)合適的惰性氣體(如氬氣或氮?dú)?或活性氣體(例如混合合成氣體，如氫氣和氫氣或氮?dú)夂蜌錃?氣氛。
在所有的上述實(shí)施方案中，粉末經(jīng)壓實(shí)制造或印刷部件或制品時(shí)，優(yōu)選的粉末直徑大小約為0.1-150微米，更優(yōu)選約10-50微米，最優(yōu)選約15-40微米。這樣的粉末大小可直接從其來源獲得，或者根據(jù)所需的大小范圍通過合適的篩選獲得。
本發(fā)明也包括利用顆粒狀的鐵或鐵合金(經(jīng)包敷或未經(jīng)包敷)生產(chǎn)凈尺寸成型或接近凈尺寸成型部件過程中使用的活化溶液。在約25-50℃溫度下，該活化溶液包含約0.1-20ml/L含鹵酸的含水溶液，優(yōu)選1-10ml/L。含鹵酸選自鹽酸pH值約為1-3，優(yōu)選pH為2；氫溴酸pH值約為1-3，優(yōu)選pH約為1-2；氫碘酸pH值約為1-3，優(yōu)選pH約為1-2；氫氟酸pH值約為1-3，優(yōu)選pH約為1-2；以及氟硼酸pH值約為1-3，優(yōu)選pH為1-2。
本發(fā)明中的含水活化溶液可進(jìn)一步包含一種添加劑。適于本發(fā)明的添加劑的例子有，但不限于表面活化劑、潤滑劑、膠態(tài)聚四氟乙烯(PTFE)、還原劑、石墨及酸混合物。粘性減小試劑例如醇類，如甲醇、乙醇、丙醇或甘油均可添加到本溶液中。
雖然結(jié)合在下述實(shí)施例中的具體優(yōu)選實(shí)施方案，更詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于這些具體實(shí)施方案。這僅僅是示例給出了包含在權(quán)利要求書所確定的本發(fā)明的范圍中所包括的替換方案、改進(jìn)方案和等同方案。這樣，下文包含優(yōu)選方案的實(shí)施例主要是舉例說明本發(fā)明的實(shí)施，應(yīng)該理解，這些通過實(shí)施例的方式進(jìn)行具體描述的目的僅僅是為了舉例說明和討論本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，提供最有用的和最容易理解的方法描述以及本發(fā)明的原理和概念。實(shí)施例實(shí)施例1銅包鋁利用美國專利申請(qǐng)08/568,637(在此全文引入作為參考)中描述的離心床包敷方法，對(duì)99.99％的鋁粉末(HP601、AMPEL、Palmerton、PA)用約其重量的31％的銅進(jìn)行包敷。包敷的方法中使用99.99％的無氧銅陽極和焦磷酸鹽基的電解質(zhì)。鋁粉末經(jīng)過篩選，使其粒徑在60-150微米之間。2克經(jīng)篩選的粉末與5-10ml 5％的乙酸混合，形成漿料。潷掉過量的酸，獲得的漿料置于0.5英寸的模具中，該模具由一套圓柱形的插桿和其相應(yīng)的陰模組成。陰?？梢愿?dòng)，且漿料通過手工壓力機(jī)(DAKE 50H)施壓，在200Ksi壓力下獲得密度為5.12g/cc的樣品A。該材料的斷面見圖2的顯微照片所示，其拋光的橫截面見圖4。
重復(fù)上述步驟，但不加入乙酸，獲得樣品B。樣品B的斷面見圖1的顯微照片所示。測量樣品A和B的熱導(dǎo)率和密度，結(jié)果列于表II。表II
實(shí)施例2銅-碳化硅利用上述的離心床包敷方法，對(duì)碳化硅顆粒(Carborundum，15-150微米球形顆粒)用約重量的70％的銅進(jìn)行包敷。顆粒粉末經(jīng)過篩選，使其粒徑在15-20微米之間。2克經(jīng)篩選的粉末與5-10ml 5％的氟硼酸含水活化溶液混合。潷掉過量的酸，獲得的漿料置于0.5英寸的模具中，通過手工壓力機(jī)(DAKE 50H)施壓，在200Ksi壓力下獲得密度為7.119g/cc的樣品C。
重復(fù)上述步驟，但不加入活化溶液，獲得樣品D。
測量樣品C和D的熱導(dǎo)率和密度，結(jié)果列于表III。表III
實(shí)施例3銅2克粒徑為20-150微米的99.99％的銅粉末(Fukuda，F(xiàn)CC-115A)與5-10ml 5％的氟硼酸混合。潷掉過量的酸，獲得的漿料置于0.5英寸的模具中，通過手工壓力機(jī)(DAKE 50H)施壓，在200Ksi壓力下獲得密度為8.9g/cc的樣品E。
圖3為顯示該材料斷面的掃描電子顯微照片。
重復(fù)上述步驟，但不加入氟硼酸溶液，獲得樣品F。
測量樣品E和F的熱導(dǎo)率和密度，結(jié)果列于表IV。表IV
實(shí)施例4鐵2克粒徑為44微米的99.99％的鐵粉末(Haegonaes 1000C)與5％的氫溴酸混合。潷掉過量的酸，獲得的漿料置于0.5英寸的模具中，通過50噸的手工壓力機(jī)(DAKE 50H)施壓，在200Ksi壓力下獲得100％致密的密度為7.8g/cc的樣品G。
重復(fù)上述步驟，但不加入氟硼酸溶液，獲得樣品H。實(shí)施例5銅包鋁利用上述的離心床包敷方法，對(duì)99.99％的鋁粉末(HP601、AMPEL、Palmerton、PA)用約重量的31％的銅進(jìn)行包敷。包敷的方法中使用99.99％的脫氧銅陽極和焦磷酸鹽基電解質(zhì)。鋁粉末經(jīng)過篩選，使其粒徑在60-150微米之間。2克經(jīng)篩選的粉末與由10ml 100％的乙酸、5ml98％的硫酸和85ml水組成的含水活化溶液混合，形成漿料。潷掉過量的酸，獲得的漿料置于0.5英寸的模具中，該模具由一套圓柱形的插桿和相應(yīng)的陰模組成。模具可以浮動(dòng)，且漿料通過手工壓力機(jī)(DAKE50H)施壓，在200Ksi壓力下獲得100％致密的密度為3.964g/cc的樣品I。
測量樣品I的熱導(dǎo)率和密度，結(jié)果與樣品B的相比較，列于表V。表V
雖然參照各種優(yōu)選特征、內(nèi)容和實(shí)施方案，已對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，應(yīng)該理解，本發(fā)明不只限于此，且可根據(jù)替換方案、改進(jìn)方案和其它實(shí)施方案進(jìn)行廣泛變化，因此，在權(quán)利要求書限定的精神和范圍內(nèi)，本發(fā)明廣泛地包括各種這樣的替換方案、改進(jìn)方案和其它實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.一種在室溫或接近室溫條件下，由粉末、顆粒、箔或薄板形式的材料制成凈尺寸成型或接近凈尺寸成型部件或制品的方法，該方法包含以下步驟用含水活化溶液處理所述材料，獲得漿料，其中處理的材料選自金屬、金屬合金、金屬包敷材料、金屬間化合物及其它們的組合；和在室溫或接近室溫條件下，施加壓力壓實(shí)漿料制成凈尺寸成型或接近凈尺寸成型的、高生坯強(qiáng)度的部件或制品，該強(qiáng)度高于另外不用活化溶液進(jìn)行處理而壓實(shí)的部件或制品的生坯強(qiáng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還可任選地包括在壓實(shí)步驟的同時(shí)或之前從所述材料中除去活化溶液的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的含水活化溶液由一種選自酸、還原劑及它們的混合物和熔鹽電解質(zhì)的水溶液組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述酸在所述溶液中的pH值等于或接近于它的pKa值，且選自氟硼酸、硫酸、氫氟酸、鹽酸、檸檬酸、己二酸、抗壞血酸、抗壞血酸鈉、抗壞血酸鉀、氨基磺酸、氟化氫銨、硝酸、乙酸、乙酰乙酸、茴香酸、苯甲酸、氫碘酸、氫溴酸以及它們的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述酸在約25-50℃溫度下，在所述水溶液中的濃度約為0.1％-20％(重量)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述水溶液中的還原劑選自pH約為8-12的二甲胺基甲硼烷、pH約為2-7的氫硼化鈉、pH約為3-7的次磷酸鈉、pH約為2-6的亞硫酸氫鈉、pH約為2-6的聯(lián)氨、pH約為2-10的對(duì)苯二酚、pH約為2-10的鄰苯二酚、pH約為2-10的間苯二酚、pH約為1-5的亞硫酸鈉、pH約為2-5的甲醛及其它們的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中還原劑在約25-50℃溫度下，在所述水溶液中的濃度約為1％-10％(重量)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中熔鹽電解質(zhì)選自氯化甲基坐林鎓、氯化吡啶鎓、氯鋁酸鹽、氯化氨基坐林鎓、氯化酰胺基坐林鎓、及其它們的混合物的水溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中熔鹽電解質(zhì)在約25-50℃溫度下，在所述水溶液中的濃度約為100％(重量)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬選自鉑、鈀、銀、金、銦、錫、鎳、銅、鈷、銠、錸、鍺、銻、釕、鋨、銥、銻、鐵和砷。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中金屬材料上的涂層選自鉑、鈀、銀、金、銦、錫、鎳、銅、鈷、銠、錸、鍺、銻、釕、鋨、銥、銻、鐵和砷。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中金屬包敷的材料選自銅包石墨、銅包鉆石、銅包鎢、銅包鋁、銅包碳化硅、銅包鉬、鎳包鈦、鈷包鎢、錫包鎳、錫和鎳包鈦、銅包鐵、鈷包鐵或鈷包鋼、鎳包鐵或鎳包鋼、鋅包鐵或鋅包鋼、銅包碳化鎢、鎳包碳化鎢、鐵包碳化鎢、鎳包石墨、鐵包石墨、銀包石墨、銅包坡莫合金(FeNi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中金屬包敷的材料是銅包鋁，活化溶液是pH值約1.5-3的乙酸，在約25-50℃溫度下，乙酸的濃度約為5％-20％(重量)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中金屬包敷的材料是銅包碳化硅，活化溶液是pH值約0.1-5的氟硼酸，在約25-50℃溫度下，氟硼酸的濃度約為0.5％-20％(重量)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中金屬包敷的材料是銅包碳化硅，活化溶液是pH值約0.1-5的氟硼酸，在約25-50℃溫度下，氟硼酸的濃度約為0.5％-20％(重量)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中金屬包敷的材料是銅包鉬，活化溶液是pH值約0.1-5的氟硼酸，在約25-50℃溫度下，氟硼酸的濃度約為0.5％-20％(重量)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中金屬包敷的材料選自金屬包碳化鎢、金屬包碳化硅和金屬包陶瓷。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中金屬間化合物選自Ag4Sn、Ag3Sn、Ni3Al、NiAl、TiNiSn、Al2Cu、AlCu2、Al3Cu2、Al4Cu9和TiNi。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中金屬合金選自銅合金、鈷合金、鎳合金和鐵合金。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中壓力通過下列方式之一提供手工操作、模壓機(jī)、鍛壓機(jī)、壓印機(jī)、等靜壓機(jī)和輥壓接合。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中壓力通過高速噴射形成的顆粒間或顆粒與基體間的沖擊力提供。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中活化溶液還含有至少一種添加劑。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中添加劑為膠態(tài)聚四氟乙烯(PTFE)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中添加劑為粘性減小試劑。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)所述的材料的標(biāo)準(zhǔn)電勢小于氫時(shí)，該方法還包括用一層標(biāo)準(zhǔn)電勢大于氫或接近于氫標(biāo)準(zhǔn)電勢的金屬包敷該材料的步驟。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中標(biāo)準(zhǔn)電勢大于或接近于氫的金屬選自鉑、鈀、金、銀、銅、鎳、錫、銦、鈷、銠、釕、砷、銻和錸。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中涂層的厚度為約50-5000nm。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述標(biāo)準(zhǔn)電勢小于氫的材料選自不銹鋼、鐵、鈦、鉿、鉬、鉭、鈮、釩、鋅、鎵、鑭和錫。
29.一種在室溫或接近室溫條件下，壓實(shí)鐵或鐵合金的顆粒、箔或薄板制成凈尺寸成型件或接近凈尺寸成型件的方法，該方法包含以下步驟用含有含鹵酸的含水活化溶液處理所述鐵或鐵合金；和在室溫或接近室溫條件下，施加壓力壓實(shí)所述經(jīng)處理的鐵或鐵合金制成高生坯強(qiáng)度的凈尺寸成型件或接近凈尺寸成型件，該強(qiáng)度高于不用所述活化溶液處理的加壓壓實(shí)下獲得的強(qiáng)度。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，還包括在所述處理鐵或鐵合金的步驟之前，用一層標(biāo)準(zhǔn)電勢大于或接近于氫的金屬包敷鐵或鐵合金的步驟。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中金屬涂層選自鉑、鈀、金、銀、銅、鈷、鎳、錫、銦、銠、錸、釕、銻、砷、銥和鋅。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中含鹵酸選自pH約為1-3的鹽酸、pH約為1-3的氫溴酸、pH約為1-3的氫碘酸、pH約為1-3的氫氟酸和pH約為1-3的氟硼酸。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中含鹵酸在約25-50℃溫度下，在所述水溶液中的濃度約為0.1％-20％(重量)。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中鐵合金為鋼，含水活化溶液中還含有乙酸，以調(diào)節(jié)溶液pH到3.1左右。
35.一種在室溫或接近室溫條件下，由銅包材料制成凈尺寸成型或接近凈尺寸成型部件或制品的方法，所述銅包材料選自銅包粉末、銅包顆粒、銅包箔或銅包薄板，該方法包含以下步驟用含水活化溶液處理銅包材料，該含水活化溶液含有pH值等于或接近它的pKa值的酸，且選自氟硼酸、硫酸、氫氟酸、鹽酸、檸檬酸、己二酸、抗壞血酸、抗壞血酸鈉、抗壞血酸鉀、氨基磺酸、氟化氫銨、硝酸、乙酸、乙酰乙酸、茴香酸、苯甲酸以及它們的混合物；和在室溫或接近室溫條件下，施加壓力壓實(shí)所述銅包材料制成凈尺寸成型或接近凈尺寸成型的、高生坯強(qiáng)度的部件或制品，該強(qiáng)度高于另外在室溫或接近室溫條件下，在壓力壓實(shí)時(shí)不用活化溶液進(jìn)行處理所具有的強(qiáng)度。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述酸在約25-50℃溫度下，在所述水溶液中的濃度約為0.1％-20％(重量)。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述酸為pH約為1.5-3的乙酸，其濃度約為5％-20％(重量)。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中銅包材料選自銅包鉿、銅包石墨、銅包鉆石、銅包鎢、銅包鋁、銅包碳化硅和銅包鉬。
39.一種在室溫下賦予顆粒狀非金屬、金屬、金屬合金或金屬間化合物材料在壓力作用下壓實(shí)成凈尺寸成型部件的能力的方法，該方法包含以下步驟向所述的顆粒材料中加入一定量的含水活化溶液，該含水活化溶液的濃度和pH值足以使得顆粒狀材料在施加壓力后形成凈尺寸成型或接近凈尺寸成型的部件，所述含水活化溶液包括酸、還原劑或其混合物，以及熔鹽電解質(zhì)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，還包括以下步驟從處理后的材料中除去所述的溶液，且為處理后的材料提供一個(gè)惰性氣體的環(huán)境使其保持所述的能力。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中酸在所述水溶液中的pH值等于或接近它的pKa值，且選自氟硼酸、硫酸、氫氟酸、鹽酸、檸檬酸、己二酸、抗壞血酸、抗壞血酸鈉、抗壞血酸鉀、氨基磺酸、氟化氫銨、硝酸、乙酸、乙酰乙酸、茴香酸、苯甲酸以及它們的混合物。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述酸在約25-50℃溫度下，在所述水溶液中的濃度約為5％-20％(重量)。
43.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述水溶液中的還原劑選自pH約為8-12的二甲胺基甲硼烷、pH約為1-5的氫硼化鈉、pH約為3-7的次磷酸鈉、pH約為2-6的亞硫酸氫鈉、pH約為2-6的聯(lián)氨、pH約為2-10的對(duì)苯二酚、pH約為2-10的鄰苯二酚、pH約為2-10的間苯二酚、pH約為1-5的亞硫酸鈉、pH約為2-5的甲醛及其它們的混合物。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述還原劑在約25-300℃溫度下，在所述水溶液中的濃度約為1％-10％(重量)。
45.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述熔鹽電解質(zhì)選自氯化甲基坐林鎓、氯化氨基坐林鎓、氯化酰胺基坐林鎓、氯鋁酸鹽及其它們的混合物的水溶液。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述熔鹽電解質(zhì)在約25-50℃溫度下，在所述水溶液中的濃度約為100％(重量)。
47.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，還包括在加入所述含水活化溶液步驟之前，用標(biāo)準(zhǔn)電勢大于或接近于氫的金屬包敷所述粉末或顆粒的步驟。
全文摘要
一種在室溫或接近室溫條件下,壓實(shí)金屬包敷材料復(fù)合物、純金屬、金屬合金、或金屬間化合物的粉末、顆粒、箔或薄板制成高生坯強(qiáng)度的凈尺寸成型制品的方法,包括用含水活化溶液處理所述材料的步驟。含水活化溶液選自稀酸,還原劑,熔鹽電解質(zhì)及其它們的混合物。在室溫或接近室溫條件下,通過壓力將處理過的粉末、顆粒、箔或薄板壓實(shí)至最終形狀。
文檔編號(hào)C23C30/00GK1244149SQ97181277
公開日2000年2月9日 申請(qǐng)日期1997年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月10日
發(fā)明者D·S·拉什默爾, G·L·比恩, L·德里什 申請(qǐng)人:材料革新公司