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金属粉末制备方法之机械法

溅射靶材 2020-06-03 10:23

  金属粉末的制备工艺大盘点

  机械法

  机械法是借助于机械外力将金属破碎成所需粒径粉末的一种加工方法,该方法制备过程中材料的化学成分基本不变。目前普遍使用的方法是雾化法和机械粉碎法。其优点是工艺简单、产量大,可以制备一些常规方法难以得到的高熔点金属和合金的超细粉末。

钇(3mol%)稳定氧化锆(3YSZ)粉末
钇(3mol%)稳定氧化锆(3YSZ)粉末

  雾化法

  雾化法属于机械制粉法,是直接击碎液体金属或合金而值得粉末的方法,应用较广泛,规模仅次于还原法。雾化法又称喷雾法,可以制取铅、锡、铝、铜、镍、铁等金属粉末,也可用于制取青铜、黄铜、碳钢、合金钢等合金粉末的生产。

  雾化法一般是利用高压气体、高压液体或高速旋转的叶片,将经高温、高压熔融的金属或合金破碎成细小的液滴,然后在收集器内冷凝而得到超细金属粉末,该过程不发生化学变化。雾化法是生产金属及合金粉末的主要方法之一。雾化的方法很多,如双流雾化、离心雾化、多级雾化、超声雾化技术、紧耦合雾化技术、高压气体雾化、层流雾化、超声紧耦合雾化和热气体雾化等。

  雾化粉末具有球形度高、粉末粒度可控、氧含量低、生产成本低以及适应多种金属粉末的生产等优点,已成为高性能及特种合金粉末制备技术的主要发展方向,但雾化法具有生产效率低,超细粉末的收得率不高,能耗相对较大等缺陷。

  机械粉碎法

  固体金属的机械粉碎是一种独立的制粉方法,其机理的发展与固体应变的最终状态以及粉碎中裂纹的形成和扩展密切相关。同时,又作为某些制粉方法不可缺少的补充工序。例如研磨电解制得的硬脆阴极沉淀物,研磨还原制得的海绵状金属块等。因此,机械粉碎法在粉末生产中占有重要的地位。

  粉碎方式由于物料的性质以及要求的粉碎细度不同,粉碎方式也不同。按施加外力作用方式不同,物料粉碎一般通过挤压、冲击、磨削和劈裂集中方式进行,各种粉碎设备的工作原理也多以这几种原理为主。

  其中,球磨法主要分为滚动球法和振动球磨法。该方法利用了金属颗粒在不同的应变速率下因产生变形而破碎细化的机理。其优点是对物料的选择性不强,可连续操作,生产效率高,适用于干磨、湿磨,可以进行多种金属及合金的粉末制备。缺点是在粉末制备过程中分级比较困难。

  研磨法

  研磨法是将压缩气体经过特殊喷嘴后,喷射到研磨区,从而带动研磨区内的物料互相碰撞,摩擦成粉;气流膨胀后随物料上升进入分级区,由涡轮式分级器分选出达到粒度的物料,其余粗粉返回研磨区继续研磨,直至达到要求的粒度被分出为止。由于研磨法采用干法生产,从而省去了物料的脱水、烘干等工艺;其产品纯度高、活性大、分散性好,粒度细且分布较窄,颗粒表面光滑,被广泛地应用于非金属、化工原料、颜料、磨料、保健药品等行业的超细粉碎中。但研磨法也存在设备制造成本高,在金属粉末的生产过程中,必须使用连续不断的惰性气体或氮气作为压缩气源,耗气量较大,只适合脆性金属及合金的破碎制粉等不足。

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