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金屬粉末霧化粉碎過程

2022-12-14

此方法透過高速流動的流體（霧化介質）衝擊或以其他方式將金屬或合金液體破碎成微小液滴，然後將其冷凝成固體粉末。霧化是製備完全合金化粉末（稱為預合金化粉末）的最佳方法。粉末的每個顆粒不僅具有與給定熔融合金相同的均勻化學成分，而且由於快速凝固，晶體結構得到細化，並消除了第二相的宏觀偏析。

霧化方法可分為兩類：「雙流法」（透過霧化介質流粉碎合金液體）和「單流法」（透過其他方式粉碎合金液體）。 846 前者又分為氣體（氦氣、霧、氮氣、空氣）和液體（水、油）霧化介質，後者則包括離心霧化和溶解氣體真空霧化等。

最常用的方法是氣體霧化和水霧化。在霧化過程中，將金屬原料在電爐或感應爐中熔化成合格的合金液（過熱溫度為100～150℃），然後注入位於霧化噴嘴上方的中間包。合金液從中間包底的孔流出，在遇到高速氣流或水流通過噴嘴時霧化成細小的液滴。通常，惰性氣體霧化得到的粉末顆粒呈圓形，氧含量最低（低於L00×10⁻⁵），可以直接透過熱等靜壓等熱成型製程製成緻密產品。而水霧化得到的粉末顆粒大多形狀不規則，氧含量較高（高於600×10⁻⁵），需要進行退火處理，但它們具有良好的可壓縮性，可以透過冷壓成型，然後燒結成機械零件。

上述霧化方法易於大規模工業化生產，但由於合金液與爐渣和耐火坩堝接觸，不可避免地會在最終粉末中引入非金屬夾雜物。因此，瑞典索德福斯粉末公司根據電渣重熔（ESR）原理，首先將容量為7噸的中間包改造為電渣重熔裝置，使氮氣霧化法製備的高速鋼粉末中非金屬夾雜物的含量降低至原含量的十分之一，並將ASP粉末高速鋼的抗彎強度從3500MPa提高到4000MPa以上。

為徹底有效避免氧化物污染，可採用「單流」霧化法，例如旋轉電極霧化法（參見旋轉電極法）。此外，真空溶解霧化法也能製備高純度球形粉末。其原理是：當過飽和氣體的合金液體在壓力下突然暴露於真空時，溶解的氣體逸出並膨脹，導致合金液體霧化，然後冷凝成粉末。對於鎳、銅、鈷、鐵和鋁基合金，可使用氫氣溶解法實現真空溶解氣體霧化粉末。

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