01-第一章--粉末的制取雾化法

(1)雾化介质
A. 雾化介质类别:
▪ 气体 －空气 和惰性气体（N2，Ar)
▪ 液体－主要用水。
B. 雾化介质的选择
空气作雾化化介质： 在雾化过程中氧化不严 重或雾化后经还原处理可脱氧的金属如铜、铁 和碳钢等
采用惰性气体雾化： 可以减少金属液的 氧化和气体溶解，防止粉末氧化。用于喷 制铬粉以及含元素的合金钢粉或镍基、钴 基超合金 Cr 、Mn、Si、V、Ti、Zr等活 性金属。
（3）气雾化
பைடு நூலகம்
（4）水雾化
水雾化和气雾化的比较
（5）影响二流雾化性能的因素
▪ 雾化粉末三个重要的性能
– 粒度：平均粒度、粒度分布及可用粉末收得率等 – 颗粒形状及与其有关的性能如松装密度、流动性、压 坯密度及比表面等 – 粒度的纯度和结构
（5）影响二流雾化性能的因素
不同的雾化介质对 雾化份末的化学成 分、颗粒形状，结 构有很大影响
其他喷嘴
▪ 为了增大金属液流与雾化介质相交的接触面，使 金属液流不易偏离雾化焦点，还可以采用下述喷 嘴。
（3）气雾化
熔化温度：14000C 雾化介质：氩气 气体压力：2MPa 气体速度：100m/s 过 热 度：1500C 夹 角：400 金属液流速：20kg/min 平均粒度：120µ m
（3）气雾化
(4)工作稳定性要好，喷嘴不被堵塞； (5)加工制造简单。
自由降落式喷嘴
金属液流可以在从容器 ( 漏包 )出口到 与雾化介质相遇点之间无约束地自由 降落。
所有水雾化的喷嘴和 多数气体雾化的喷嘴 都采用这形式
侧限式喷嘴
金属液流在喷嘴出口处被 破碎。
这种形式的喷嘴传递气体 到金属的能量最大，主要 用于铝、锌等低熔点金属 的雾化。
(1) 金属液流的粘度随温度升高而减小； (2) 金属液强烈氧化时，粘度大大提高，金属中含有
三、雾化法
▪ 雾化法包括
– 二流雾化法，分气体雾化和水雾化。借助高压水流或 高压气流的冲击来破碎液流。
– 离心雾化：分旋转圆盘雾化、旋转 电极雾化、旋转坩
埚雾化等。借助于离心力破碎液流。
– 真空雾化：在真空中的雾化。
– 超声波雾化：利用超声波能量来实现液流的破碎。
声化学制取纳米金属粉 美国科学家采用声化学 技术制取纳米金属粉。
裂时,气泡内所含金属的易挥发化合物分解成单个
金属原子,而后聚集为原子簇。这些原子簇含有几 百个原子,直径约为2～3nm。
1、二流雾化法
▪ （1）雾化过程原理
机械粉碎法是借机械 作用破坏固体金属原 子间的结合。
▪ 二流雾化法是用高速气流或高压水击碎金属液流。 ▪ 雾化法只要克服液体金属原于间的键合力就能使之 分散成粉末，雾化过程所需消耗的外力比机械粉碎 法小得多。
三、雾化法
▪ 雾化法是将液体金属或合金直接破碎，形成直径小于150μm 的细小液滴，冷凝而成为粉末。该法可以用来制取多种金属粉 末和各种合金粉末。实际上，任何能形成液体的材料都可以通 过雾化来制取粉末 。
▪ 应用较广泛，生产规模仅次于还原法。
▪ 可以制取铅、锡、铝、锌、铜、镍、铁等金属粉末，也可制取 黄铜、青铜、合金钢、高速钢、不锈钢等预合金粉末。制造过 滤器用青铜、不锈钢、镍的球形粉末目前几乎全是采用雾化法 生产。
嘴中心孔下方形成负压紊流层。 金属液流受到气流波的振动，以 不稳定的波浪状向下流，分散成 许多细纤维束，并在表面张力作 用下有自动收缩成液滴的趋势。
形成纤维束的地方离出口的距 离取决于金属液流的速度，金 属液流速度愈大，离形成纤维 束的距离就愈短
▪ (II)原始液滴形成区：在气流的 冲刷下，从金属液流柱或纤维束 的表面不断分裂出许多液滴。 ▪ (III) 有效雾化区：由于气流能 量集中于焦点，对原始液滴产生 强烈击碎作用，使其分散成细的 液滴颗粒。 ▪ (IV) 冷却凝固区：形成的液滴 颗粒分散开，并最终凝结成粉末 颗粒。
▪ 从能量消耗这一点来说，雾化法是一种简便、经济
的粉末生产方法。
二流雾化图
2.垂直喷射 气流或水流 与金属液流互成垂直方向， 这样喷制的粉末较粗，常 用来制锌、铝粉
1.平行喷 射 气流与 金属液流 平行
(3)互成角度的喷射
气流或水流与金属液流成以下几种形式
（2）金属液流雾化过程
(I)负压紊流区： 在高速气流的抽吸作用下，在喷
喷嘴的结构
喷嘴是雾化浆置中使雾化介质获 得高能量、高速度的部件，也是 对雾化效率和雾化过程稳定性起 重要作用的关键性部件。
▪ 喷嘴设计要满足以下要求：
(1)能使雾化介质获得尽可能大的出口速度和所需要的能
量；
(2)能保证雾化介质与金属液流之间形成最合理的喷射角 度；
(3)使金属液流产生最大的紊流；
声化学是研究液体中高
强度超声波产生的小气
泡的形成、长大与内向
破裂等现象的学科。
这些超声波气泡的破裂,产生很强的局部加热而在
冷液中形成“热点”,瞬时温度约为5000℃,压力约 1GPa,持续时间约10亿分之一秒。 粗略而形象地说,上述这些数据相当于太阳的表 面温度,大洋底部的压力,闪电的时间。当气泡破
水雾化法不适于活性很大的金属与合金、超合金等
D. 气体或水的压力的影响
实践证明：气体压力或水的压力愈高，
所得粉末愈细。
（5）影响二流雾化性能的因素
（2）金属液流
A. 金属液的表面张力和粘度的影响 金属液的表面张力大、粘度高，粉末成球形的多， 粉末粒度也较粗 金属液的表面张力小、粘度低时，液滴易变形，所得 粉末多呈不规则形状，粒度也减小。
C.用水作雾化介质的特点
(1) 水的热容比气体大得多，对金属液滴的冷却能力强。 因此，用水作雾化介质时，粉末多为不规则形状，同时， 随着雾化压力的提高，不规则形状的颗粒愈多，颗粒的 晶粒结构愈细。 气体雾化易得球形粉，水雾化得无规则粉 (2) 内于金属液滴冷却速度快，粉末表面氧化大大减少。 所以，铁、低碳钢、合金钢多用水雾化。
从热力学观点看，液滴成球形是最容易的， 因为表面目由能最小，故表面张力愈小， 颗粒形状偏离球形的可能性愈大
温度和化学成分对液体金属的表面张力的影响
(1)所有金属，除铜、镉外，其表面张力都随温度 升高（降低）而降低（增大）。
(2)氧、氮、碳、硫、磷等活性元素大大降低液金
属的表面张力。
温度和化学成分对液体金属粘度的影响