金属铅粉制备技术的研究现状与进展

汝娟坚

（昆明理工大学 冶金与能源工程学院，云南 昆明 650093）

铅粉是一种重要的化工原料，常被用作铅蓄电池极板活性物质的主要原料，其质量控制对于整个铅蓄电池的性能提高有重要作用[1,2]。据统计，我国精铅消费主要集中在铅蓄电池领域，而每年铅蓄电池耗铅量近80%中就有约35%用于制备铅蓄电池用铅粉活性物质。目前铅蓄电池使用的铅粉均为70%～80%的PbO和20%～30%的金属铅组成的铅粉混合物。

此外，由于金属铅具有良好的延展性，铅粉常被用作轴承和电碳制品中的润滑剂，主要包括以下三个方面：含铅的铜或青铜粉可用于烧结青铜轴承，因为铅在铜或青铜中的溶解度小，使铅从固溶体中析出而起润滑的作用；通常在双金属轴承的摩擦表面渗入干铅粉和聚四氯乙烯的烧结混合物；电动机碳刷则一般由含有石墨、铜、含铅的铜和干铅粉（后者作为润滑剂）的混合物固化而成。同时，铅粉具有很高的化学稳定性，抗酸抗碱的能力极强，将铅粉与亚麻油或溶剂混合后可形成涂料，这种涂料被广泛应用于化学和冶金工业或海洋环境中的设备防腐、防漏以及溶液贮存，也可用作电缆的保护套。

1 金属铅粉的制备方法

目前，用于制备铅粉的方法很多，传统制备金属铅粉的方法主要有机械球磨法、气体雾化法和电化学法等。

1.1 机械球磨法

工业上广泛采用机械球磨法来制备金属铅粉，1966年Benamin首次提出了机械合金化技术，并报道了采用机械合金化法制备氧化物弥散强化镍基耐热超合金的研究。此法主要采用高能球磨机对粉体进行球磨，目前使用的球磨方式主要有振动磨、行星磨和碾磨，在此过程中能量通过高速磨球对粉体滞塞的剪切和碰撞作用实现传递[3]。

机械合金化法的作用机制主要是通过金属球对金属粉体进行冲击碰撞和碾压，使其产生强烈的塑形变形并不断细化。

该法具有成本低、产量高、工艺流程短、易批量生产，以及合金成分易于控制等优点，已被广泛应用于金属粉体的工业生产。

此外，通过采用惰性气氛（如氦气，氩气等）可防止金属粉体在球磨过程中发生氧化，从而保证粉体纯度。球磨过程中可通过控制球磨时间、球料比、球磨强度等影响因素实现对粉体粒径和形貌的控制。

1.2 气体雾化法

气体雾化法的作用机制主要是采用高速气流对液态金属铅进行破碎，从而形成小液滴并凝固成粉体，此法是目前生产铅粉的常用方法之一[4]。气体雾化法的生产过程主要包括：

（1）将金属铅液熔为液态；

（2）在雾化室中将铅液分散成微小的液滴；

（3）将铅液滴迅速冷凝为金属铅粉。

气体雾化法可以用来制取多种金属粉体，也可制取各种预合金粉。

此法制备的金属粉体具有生产成本低、粉体粒径可控、粉体球形度高等优点，随着粉末冶金新工艺新材料的出现以及粉末原材料在表面工程、电子、化工、军事等重要工业中的应用，对合金粉体逐渐朝着小粒径、高纯度、球形化的要求发展，这使得气体雾化法逐渐成为制备金属及合金粉体的重要方法。另外，气体雾化过程中喷嘴是雾化技术的关键，其结构和性能决定了雾化粉末的性能和生产效率。因此，喷嘴结构设计与性能的不断提高决定着气体雾化技术的进步。

1.3 电沉积法

电沉积法即以电化学的方式使金属离子在阴极还原析出，从而得到金属粉末，此法在金属粉末的制备中居重要地位，已有的金属粉末电沉积方法有直流法、脉冲法、复合共沉积法和喷射法等[5]。

在电沉积法制备粉体时晶粒的形核与生成过程对粉体结构和形貌起着至关重要的作用。此法具有成本低、工艺流程短、操作环境良好、粉体颗粒尺寸和形貌易于控制等优点，适用于规模化生产。

目前主要用于合成具有纳米结构的金属、合金、化合物、薄膜、陶瓷增强金属基涂层、泡沫材料等。

目前，铅粉的电沉积主要是以硅氟酸和硅氟酸铅的水溶液作为电解质，通过采用大电流密度实现增大阴极极化和细化晶粒的作用，有机添加剂的使用也具有显著影响。因此，在电沉积过程中通过对电解参数的调节，可实现对粉体形貌、尺寸、成分和物相的精准调控。

1.4 存在问题

虽然上述关于制备金属铅粉的方法众多，但是从生产方法及产品品质上来讲仍然存在一些问题。

在制备铅粉过程中，机械球磨法虽然产量大且易于操作控制，但是制备的铅粉形状单一，基本为薄片状，难以对铅粉形貌进行调控；另一种常见的方法是气体雾化法，此法虽然能耗低，环境污染小，但是对设备要求高，生产流程长，雾化后需要将铅粉按尺寸进行分级；电沉积法虽然操作简单，易于控制铅粉形貌，但所使用的硅氟酸电解质腐蚀性强，对电解设备要求苛刻。

2 结语

综上所述，制备金属铅粉的方法很多，现有的方法仍在不断改进，新的方法也将不断被探索和发现。因此，可根据金属自身的性质及其产品需求，选择合适的制备方法，开拓金属铅粉广阔的引用领域。