氣霧化制粉設備的工藝發展簡史

2021-10-23 08:18:15

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氣霧化制粉是指利用高速氣流將液態金屬流擊碎形成小液滴，隨后快速冷凝得到成形粉末。氣霧化技術已經成為制備精細球形金屬及合金粉末Z重要的方法，據統計，霧化法生產的金屬粉末已達世界粉末總產量的80%。工業上可以使用霧化法生產的金屬粉末種類很多，除了難熔金屬鎢、鉬等和非常活潑的金屬以外，幾乎包含了所有常見金屬及合金體系。該方法制備的金屬粉末粒度細小（粉末粒徑＜150μm）、球形度好、純度高、氧含量低、成形速度快、環境污染小，是粉末冶金、金屬注射成型、金屬增材制造用金屬粉末制備的主流方法。

氣霧化技術概覽

氣霧化制粉設備的工藝發展簡史：

氣霧化技術起源于20世紀20年代，美國人Hall.E.J首先使用空氣霧化銅合金粉末。早期的霧化技術使用的是非限制式（也稱自由落體式）霧化噴嘴，這種霧化噴嘴的特點是熔融金屬或合金液流在被霧化氣體撞擊之前會沿重力方向自由下落一定距離，產生的顆粒相對粗糙，雖然其噴嘴設計簡單，但霧化能力較差，只適合粒度較大的合金粉末生產。對于化學活性高的金屬及合金，自由落體式霧化噴嘴仍然是很好的選擇，因為霧化過程中金屬液自由落下，避免了與中間包及導流管的直接接觸，使得熔融態金屬的合金成分不會受到影響。

在非限制噴嘴的基礎上，隨后發展出限制式霧化噴嘴，這種噴嘴的Z大特點是結構緊湊，大大縮短了氣體與熔體之間的作用距離，減小了氣體動能損失，能夠得到更為細小的粉末，使得霧化效率顯著提高。但是這種噴嘴設計較為復雜，存在反噴及導流管堵塞等問題。

作為金屬及合金粉末的主要制備手段，氣霧化制粉是一個包含復雜物理化學變化的過程，霧化機理仍未徹底明晰，對應的系統性理論指導仍未建立，所以存在著霧化器設計困難，設備標準不統一，設備研發、生產成本高等問題。近年來，隨著金屬增材制造產業的發展，氣霧化技術的發展已經無法滿足金屬粉末生產行業的需求。

盡管氣霧化技術的發展存在諸多困難，但隨著相關交叉學科的不斷發展，以及高性能粉末受到各發達工業國政府及企業的高度重視，新的氣霧化制粉設備方法將會不斷出現，霧化機理的研究也將進一步深入，這將有利于氣霧化技術更加進步與完善，甚至完成跨越式的發展。