等離子霧化

等離子霧化是指把固體顆粒注入惰性氣體電漿中,使之在電漿高溫作用下完全蒸發,以蒸汽形式存在,然後利用氣淬冷卻技術進行快速冷卻,使飽和蒸汽快速冷凝、成核、生長而形成超細粉末的技術。

等離子霧化形成的粉末球形度高,且不易產生成分偏析現象。
非傳熱弧等離子廣泛用於噴塗、熔煉、氣體加熱、材料合成及廢物處理,它是氣體(如氬氣)電離產生的,可把氬氣電離且加熱至11000的高溫,由此再把殘餘氣體加熱至2000〜10000K的高溫。等離子霧化在等離子槍上將電能轉化成動能,產生高速氣體。用氬氣防止氣體與霧化材料發生反應。直流等離子槍的功率為20〜40kW,用氬氣作等離子氣,每槍口流速為100〜120L/min,原料以絲或熔融液流形式加入。
與其它方法相比,等離子霧化的粉末較細,平均尺寸為40μm,而氣體霧化的平均尺寸為80μm,快速凝固的為65μm,旋轉電極法的為150μm;其尺寸範圍也較窄,與快速旋轉霧化法在同一範圍,窄於氣霧化和旋轉電極法生產的粉末。
對於銅和鋁粉末的生產,等離子霧化的固化速率分別為2x10^5K/s和3xl0^4K/s。固化速率為粉末粒子尺寸的函式,對平均尺寸為40μm的粒子,其固化速率為105K/s。由此可把等離子霧化劃到快速凝固的工藝中。
等離子霧化生產的粉末粒子平均尺寸及其分布範圍也是等離子槍的等離子氣流速的函式,等離子氣以高速衝擊熔融金屬,細化了粒子。
等離子霧化工藝是生產活性金屬球形微粉的獨特工藝,還沒有其它工藝能生產平均粒子尺寸為40μm的球形微粉。目前,用旋轉電極霧化法能生產平均尺寸為150μm的鈦粉。由於等離子霧化粉末較細,故由它生產的零部件會具有優異的物理和力學性能。
由於熔融金屬和坩堝或其它部件在霧化過程中不接觸,因此等離子霧化粉末純度較高。在氬氣氣氛中生產的鈦粉含氧量為0.3%,在工業生產中還可降到0.05%以下。
但是,由於進料的絲或棒應為合金化的及穩定流動的金屬,故相應增加了原料製備成本。

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