01粉末的制取雾化法.pptx
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1、三、雾化法三、雾化法雾化法是将液体金属或合金直接破碎,形成直径小于雾化法是将液体金属或合金直接破碎,形成直径小于150m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,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任何能形成液体的材料都可以通过雾化来制取粉末过雾化来制取粉末。应用较广泛,生产规模仅次于应用较广泛,生产规模仅次于还原法还原法。可可以以制制取取铅铅、锡锡、铝铝、锌锌、铜铜、镍镍、铁铁等等金金属属粉粉末末,也也可可制制取取黄黄铜铜、青青铜铜、合合金金钢钢、高高速速钢钢、不不锈锈钢钢等等预预合
2、合金金粉粉末末。制制造造过过滤滤器器用用青青铜铜、不不锈锈钢钢、镍镍的的球球形形粉粉末末目目前前几几乎乎全全是是采采用用雾雾化化法法生产。生产。三、雾化法三、雾化法雾化法包括二流雾化法二流雾化法,分,分气体雾化气体雾化和水雾化。和水雾化。借助高压水流或借助高压水流或高压气流的冲击来破碎液流。高压气流的冲击来破碎液流。离心雾化离心雾化:分旋转圆盘雾化、旋转分旋转圆盘雾化、旋转 电极雾化、旋转坩电极雾化、旋转坩埚雾化等。借助于埚雾化等。借助于离心力破碎液流。离心力破碎液流。真空雾化真空雾化:在真空中的雾化。:在真空中的雾化。超声波雾化超声波雾化:利用超声波能量来实现液流的破碎:利用超声波能量来实现
3、液流的破碎。美国科学家采用声化学美国科学家采用声化学技术制取纳米金属粉。技术制取纳米金属粉。声化学是研究液体中高声化学是研究液体中高强度超声波产生的小气强度超声波产生的小气泡的形成、长大与内向泡的形成、长大与内向破裂等现象的学科。破裂等现象的学科。声化学制取纳米金属粉声化学制取纳米金属粉这些超声波气泡的破裂这些超声波气泡的破裂,产生很强的局部加热而在产生很强的局部加热而在冷液中形成冷液中形成“热点热点”,瞬时温度约为瞬时温度约为5000,压力约压力约1GPa,持续时间约持续时间约10亿分之一秒。亿分之一秒。粗略而形象地说粗略而形象地说,上述这些数据相当于太阳的表上述这些数据相当于太阳的表面温度
4、面温度,大洋底部的压力大洋底部的压力,闪电的时间。当气泡破闪电的时间。当气泡破裂时裂时,气泡内所含金属的易挥发化合物分解成单个气泡内所含金属的易挥发化合物分解成单个金属原子金属原子,而后聚集为原子簇。这些原子簇含有几而后聚集为原子簇。这些原子簇含有几百个原子百个原子,直径约为直径约为2 23 3nm。(1)雾化过程原理雾化过程原理二流雾化法是用二流雾化法是用高速气流高速气流或或高压水高压水击碎金属液流。击碎金属液流。雾雾化化法法只只要要克克服服液液体体金金属属原原于于间间的的键键合合力力就就能能使使之之分分散散成成粉粉末末,雾雾化化过过程程所所需需消消耗耗的的外外力力比比机机械械粉粉碎碎法法小
5、小得多。得多。从从能能量量消消耗耗这这一一点点来来说说,雾雾化化法法是是一一种种简简便便、经经济济的的粉末生产方法。粉末生产方法。机械粉碎法是借机械机械粉碎法是借机械作用破坏固体金属原作用破坏固体金属原子间的结合。子间的结合。1、二流雾化法、二流雾化法二流雾化图二流雾化图 1.平行喷平行喷射射 气流与气流与金属液流金属液流平行平行2.垂直喷射垂直喷射 气流或水流气流或水流与金属液流互成垂直方向,与金属液流互成垂直方向,这样喷制的粉末较粗,常这样喷制的粉末较粗,常用来制锌、铝粉用来制锌、铝粉(3)互成角度的喷射互成角度的喷射气流或水流与金属液流成以下几种形式气流或水流与金属液流成以下几种形式(I
6、)负压紊流区:在高速气流的抽吸作用下,在喷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(2)金属液流雾化过程)金属液流雾化过程(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。喷嘴设计要满足以下要求喷嘴设计要满足以
7、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;(4)工作稳定性要好,喷嘴不被堵塞;(5)加工制造简单。喷嘴是雾化浆置中使雾化介质获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对雾化效率和雾化过程稳定性起重要作用的关键性部件。重要作用的关键性部件。喷嘴的结构喷嘴的结构 所有水雾化的喷嘴和所有水雾化的喷嘴和多数气体雾化的喷嘴多数气体雾化的喷嘴都采用这形式都采用这形式自由降落式喷嘴自由降落式喷嘴金金属属液液流流可可以以在在从从容
8、容器器(漏漏包包)出出口口到到与与雾雾化化介介质质相相遇遇点点之之间间无无约约束束地地自自由由降落。降落。金金属属液液流流在在喷喷嘴嘴出出口口处处被被破碎。破碎。这这种种形形式式的的喷喷嘴嘴传传递递气气体体到到金金属属的的能能量量最最大大,主主要要用用于于铝铝、锌锌等等低低熔熔点点金金属属的雾化的雾化。侧限式喷嘴侧限式喷嘴其他喷嘴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)气雾化熔化温度:熔化温度:14000C雾化介质:氩气雾化介质:氩气气体压力:气体压力:2MPa气体速度:气体速度:100m/s过过 热热 度:度:1500C夹
9、夹 角:角:400金属液流速:金属液流速:20kg/min平均粒度:平均粒度:120m(3)气雾化)气雾化(3)气雾化)气雾化(4)水雾化)水雾化水雾化和气雾化的比较水雾化和气雾化的比较(5)影响二流雾化性能的因素)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(1)雾化介质雾化介质A.雾化介质类别雾化介质类别:气体气体 空气空气 和和惰性气体惰性气体(N2,Ar)液体液体主要用主要用水水。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(5)影响二流雾化性能的因素
10、)影响二流雾化性能的因素B.雾化介质的选择雾化介质的选择 空空气气作作雾雾化化化化介介质质:在在雾雾化化过过程程中中氧氧化化不不严严重重或或雾雾化化后后经经还还原原处处理理可可脱脱氧氧的的金金属属如如铜铜、铁铁和碳钢等和碳钢等采用惰性气体雾化:采用惰性气体雾化:可以减少金属液的可以减少金属液的氧化和气体溶解,防止粉末氧化。用于喷氧化和气体溶解,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、钴制铬粉以及含元素的合金钢粉或镍基、钴基超合金基超合金 Cr、Mn、S Si、V、Ti、Zr等活等活性金属。性金属。C.用水作雾化介质的特点(1)水水的的热热容容比比气气体体大大得得多多,对对金金属属
11、液液滴滴的的冷冷却却能能力力强强。因因此此,用用水水作作雾雾化化介介质质时时,粉粉末末多多为为不不规规则则形形状状,同同时时,随随着着雾雾化化压压力力的的提提高高,不不规规则则形形状状的的颗颗粒粒愈愈多多,颗颗粒粒的的晶粒结构愈细。晶粒结构愈细。(2)内内于于金金属属液液滴滴冷冷却却速速度度快快,粉粉末末表表面面氧氧化化大大大大减减少少。所以,铁、低碳钢、合金钢所以,铁、低碳钢、合金钢多用水雾化。多用水雾化。气体雾化易得球形粉,气体雾化易得球形粉,水雾化得无规则粉水雾化得无规则粉水雾化法不适于活性很大的金属与合金、超合金等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气体
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