博一建材讯:球形粉末具有普通粉末无法替代的的特殊性能,如良好的流动性和高的松装密度,故在热喷涂、注射成型及凝胶注模成形等领域得到越来越广泛的应用。由于等离子体具有高温、高焓、高的化学反应活性,并对反应气氛及反应温度具有可控性等特点,在粉体材料的合成制备和球化处理方面显示独特优点,引起人们的关注。
目前,国外的等离子体粉体处理技术已具备相当规模的生产能力。如加拿大的泰克纳(TEKNA)公司应用射频等离子体技术已经实现了W,Mo,Re,Ta,Ni,Cu等金属粉末的球化处理。
国内从上世纪80年代开始探索利用等离子体对钨粉进行球化研究,但是一直存在所获得的球形钨粉表面有轻微氧化现象的问题,为了制备纯净球形钨粉,还需要对球化处理后的粉末进行氢气还原,所以生产效率低、成本高,难以达到工业化生产要求。
近期,北京科技大学研制了国内首台水冷石英等离子体炬射频等离子体粉体处理系统,该系统采用水冷石英等离子体炬,大大降低了惰性冷却气体的用量,成功避免金属钨粉在球化处理过程中的氧化问题。他们以不规则形状钨粉为原料,粒度在5.5~26.5μm范围,经等离子球化处理后得到了表面光滑、球形度好的粉末,其球化率达到100%,并且球化后仍为单相钨粉。粒度为26.5μm的钨粉球化后的松装密度由球化前的6.80g/cm3提高到11.5g/cm3,粉末流动性也明显提高。研究表明,北科大的这种射频等离子体处理方法可以制备出微米级单相球形钨粉,不存在粉末氧化问题,生产效率高,成本低,适用于工业化生产的要求。他们还研究了工艺参数对钨粉的球化的影响,发现合理的加料速率是保证粉末球化率的重要因素。过快的加料速率不能满足过量钨粉的吸热、熔融和球化的需要,同时还会导致部分粉末在等离子体中的运行轨迹偏离等离子体高温区,使粉末吸热不充分,致使处理后的粉末球化率降低。另外,当加料速率一定时,球化率随初始粉末的粒度增大而降低。初始粉末的粒度越小,其比表面积越大,在穿越等离子体时吸收的能量越多,更有利于粉末的球化。一般来说,随着粉末粒度的减小,其熔点也降低,吸收同样的能量更容易球化。因此,相同的工艺参数下,较小粒度的粉末球化率较高。
用射频等离子体对其它金属,如有色金属粉末的球化处理也有报道。国外报道采用射频感应热等离子体制备亚微米级铜粉,铜粉在通过等离子体时气化、形核长大、凝结一步完成。不过,低熔点的金属在等离子体球化过程中,难免发生金属的蒸发与气化,制备出的粉末中包含大量由于蒸发、凝固得到的微细球形粉末,产品的粒度范围分布较宽。这是一个有待解决的问题。
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