等离子雾化制粉技术及相关技术对比

浅析PREP等离子旋转电极雾化制粉设备的工艺配方系统摘要PREP等离子旋转电极雾化制粉设备的工艺配方系统是基于机械设备及电气部件等基础上研制开发的系统。

该工艺系统由自动抽真空程序块、自动充放氩气程序、电主轴自动旋转程序块、融化电流自动计算程序块自动进给程序块及报警辅助功能等。

通过工艺配方系统，使得PREP等离子旋转电极制粉设备更加智能化，操作更加便捷，能耗大幅降低，所制球形粉末的品质更好、球形粉末直径更小，创造经济效益明显[1]。

关键词制粉设备;工艺配方;智能化1 国内外发展现状等离子旋转电极制粉法是以等离子束将高速旋转金属棒料前端熔化，然后依靠金属棒料高速旋转的离心力甩出熔融液滴，并雾化冷却为金属球形粉末[2]。

目前市面上的等离子旋转制粉设备是由一个直径约2～3米的雾化室组成，金属棒料通过动密封装入其中，旋转速度高达0～20000r/min，等离子枪产生等离子电流，使高速旋转的金属棒料端部熔化，在离心力的作用下薄层液态金属雾化成极小的液滴飞射出去，同时在氩气的保护下快速冷却[3]。

因为整个制粉过程状态较为复杂，高转速（几万转），大电流（几千安），金属棒料的融化过程较为复杂等因素，相关理论计算研究文献较少。

因此，等离子旋转电极制粉设备的自动化水平仍然较低，操作上基本都是人为手动操作，融化电流等相关的主要因素的设定均是依据经验而行，缺乏理论支撑[4]。

2 主要内容针对上述现有技术中的不足，通过大量的实验数据及反复验证，提供一种自动生产球形粉末的工艺配方系统。

基于PREP等离子旋转电极制粉设备的机械部件及工作原理，将金属金属棒料制备成球形粉末的过程中的相关要素，包含：真空环境、氩气含量、棒料转速、融化电流、棒料进给速度等，通过程序设计和开发，做成粉末制备过程中的工艺配方系统，以实现在制备球形金属粉末过程中，上述要素的自动最优配置，从而提升设备的智能化，减少能耗，大幅提升所制备的粉末品质[5]。

该自动生产金属合金球形粉末的工艺配方系统，由以下程序块组成，具体实施方式及内容如下：（1）金属合金棒料融化电流的自动计算程序：根据制粉环境中氩气的含量及氩气的电阻率、电离率等物理特性，通过PLC程序的编写，程序自动计算出可以将金属金属棒料融化成球形粉末的最小电流，并将该电流自动配置到等离子电源中，以实现在制备球形粉末过程中的最佳热量匹配，避免能量浪费，提升球形粉末品质。

等离子旋转电极制粉近年来，随着科技的不断发展，粉体材料在各个领域中的应用越来越广泛。

而制粉技术作为一种常用的加工方法，对于粉体材料的性能和质量起着至关重要的作用。

而等离子旋转电极制粉技术作为一种高效、环保的制粉方法，逐渐受到了人们的关注。

等离子旋转电极制粉技术是一种利用等离子体在电极间产生的高温、高能量等特性，通过电场力和离子轰击的作用，将材料粉末进行碰撞、破碎和混合的过程，从而实现制粉的目的。

其核心设备为等离子旋转电极研磨机，由电极、高频电源、气体供给系统、真空系统等组成。

在等离子旋转电极制粉过程中，首先需要选取合适的原料。

原料的选择应考虑材料的特性、成本和加工要求等因素。

常见的原料包括金属粉末、陶瓷粉末、高分子粉末等。

然后，原料经过预处理后送入等离子旋转电极研磨机。

在研磨机内，通过高频电源的作用，产生等离子体，形成高温、高能量的环境。

原料粉末在电场力和离子轰击的作用下，不断碰撞、破碎和混合，最终实现制粉的目的。

与传统的制粉方法相比，等离子旋转电极制粉技术具有许多优势。

首先，该技术可以在较短的时间内实现高效制粉，大大提高了生产效率。

其次，由于等离子体的高温和高能量环境，原料粉末在制粉过程中可以得到更好的活化，提高了制粉的质量。

此外，该技术还具有较好的环保性能，无需使用有机溶剂，减少了对环境的污染。

然而，等离子旋转电极制粉技术也存在一些问题和挑战。

首先，由于制粉过程中产生的高温和高能量，可能对原料粉末造成过度烧结或氧化，从而影响了制粉的效果。

其次，制粉机的设备成本较高，对于中小型企业来说可能不太实用。

此外，制粉过程中的粉尘问题也需要引起重视，防止粉尘对操作人员和设备的危害。

为了克服这些问题，研究人员正在不断努力改进等离子旋转电极制粉技术。

一方面，通过优化电极结构和加工参数，可以降低制粉过程中的温度和能量，减少对原料粉末的影响。

另一方面，可以研究开发新型的等离子旋转电极研磨机，降低设备成本，提高制粉效率。

等离子旋转雾化法制备粉体材料**：**学号：S*********课程：现代材料制备技术**：**2016年10月26日1 概况等离子旋转雾化法是快速凝固技术的一种，快速凝固技术是将金属、合金熔体直接雾化制得球形粉末，或通过高压雾化介质（水或气体）的强烈冲击，或通过离心力使之破碎，高速冷却凝固实现的。

目前非常热门的3D打印技术中，获得高品质、低成本的球形粉体材料是满足金属3D打印技术及制备高性能金属构件的关键环节。

现阶段，快速凝固制粉工艺是制备金属3D打印粉体材料的核心技术之一。

目前，应用于金属3D打印粉体材料制备的快速凝固技术主要有惰性气体雾化法（AA法）、真空感应气雾化法（VIGA法）、无坩埚电极感应熔化气体雾化法（EIGA法）、等离子火炬法（PA法）以及等离子旋转雾化法（PREP法）等。

其中，PREP法制备的粉末具有表面清洁、球形度高、伴生颗粒少、无空心/卫星粉、流动性好、高纯度、低氧含量、粒度分布窄等优势，适合金属3D打印。

将金属或合金制成自耗电极，电极端面受电弧加热而熔化为液体，通过电极高速旋转的离心力将液体抛出并粉碎成细小液滴，最后冷凝成粉末的方法就是旋转电极法。

这种制粉方法在1974年由美国核金属公司首先开发成功，可根据等离子弧电流的大小和电极转速调控粉末的粒径，其原理示意图[1]见图1图1 等离子旋转电极原理示意图[1]日本早在1990年就采用等离子旋转电极法在用来制作人造骨和过滤器的大粒径（几百微米）钛合金粉末的制备上实现了突破，并且表明等离子旋转电极法是最清洁的粉末制备方法之一，并预言该种方法将成为工业制备钛粉的主流技术。

2010年利用等离子旋转电极法制备出了TC11钛合金球形粉末[2]，所制备的粉末的化学成分与原料棒材成分近似，且球形度好，无空心，颗粒表面光滑，行星颗粒少，粉末的流动性好。

由此可见，相对于气雾化法，等离子旋转电极法的优点是，所制备的粉末无空心结构，可制备出球形度较好且没有行星颗粒的钛合金粉末。

等离子气雾化技术与其他钛粉制备技术生产钛细粉对比June 2015概述1.公司简介和使命2.AP&C等离子雾化工艺3.等离子雾化与主要竞争工艺生产细钛粉比较4. 总结2钛粉生产：开始于2004年目前产能：150 吨/年 (到年底200多吨)销售区域：20多个国家其中在增材制造领域的销售百分比约为75%工厂： 3,000平方米(加拿大蒙特利尔)专利：等离子工艺/材料认证： AS 9100 C 和 ISO 9001:2008中国经销商：天齐34•为粉末冶金市场上各种不同的增材制造技术（EBM, DLSM, SLM, LD ）以及金属注射成型、热等静压和喷涂等技术提供高品质钛粉和其他高熔点金属粉末。

•成为市场质量参照航空航天领域方面的应用要求钛粉具有最好的品质。

•提供卓越的客户导向服务快速服务，强大的技术支持，透明的解决方案。

4APC 使命等离子雾化工艺（简称PA ）5 AP&C 公司等离子雾化专利工艺产品特点•高纯度 (极好的自由熔化，氧含量在Ti-6Al-4V 低至700ppm) •高球形 (良好的松装密度) •高流动性 (卫星球很少) •细粉空心球率极低 •十分稳定和一致的工艺 •细粉收率高等离子雾化技术结合了气雾化和旋转电极技术的优点等离子雾化：材料6标准产品•TC4 (5级和23级) •纯钛•镍基高温合金718定制合金•镍合金 (625, 镍-钛, …)•Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr •Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.08Si •其他定制合金包括铌、锆合金良好的适应于高熔点活性金属7等离子雾化粉末高球形度、卫星球少、优异的流动性和密度AP&C Ti-6Al-4VTL-6AL-4V 的流动性和密度尺寸分布霍尔流量计 (s for 50 g) 卡尼流量计(s for 50 g)表观密度 (g/cm3) 松装密度 (g/cm3) 0-45 µm NA NA NA3.02 (68.2%)15-45 µm 28 5 2.46 (55.5%) 2.78 (62.8%) 45-106 µm 23 4 2.55 (57.6%) 2.84 (64.1%) 45-150 µm 23 4 2.62 (59.1%) 2.94 (66.4%) 45-250 µm 23 4 2.67 (60.3%) 2.98 (67.3%) 0-250 µm3152.94 (66.4%)3.36 (75.8%)8流动性取决于颗粒形状、粒度分布、表面能（静电）和湿度。

《等离子法制备纳米Ni粉及SPS烧结和高压扭转的研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，纳米材料因其独特的物理和化学性质，在许多领域展现出广泛的应用前景。

其中，纳米Ni粉因其高导电性、高催化活性和高强度等特性，被广泛应用于能源、环保、材料科学和生物医学等领域。

等离子法制备纳米材料是一种重要的技术手段，因其快速、高效、无污染等特点而备受关注。

此外，SPS烧结和高压扭转作为制备块状材料的重要技术，对纳米材料性能的提升有着重要的影响。

因此，对等离子法制备纳米Ni粉及后续的SPS烧结和高压扭转技术的研究具有重要意义。

二、等离子法制备纳米Ni粉1. 实验原理等离子法制备纳米Ni粉是利用等离子体的高温、高能量特性，将金属前驱体快速加热至熔融状态，并通过冷却和凝固过程形成纳米Ni粉。

这种方法具有快速、高效、无污染等优点。

2. 实验步骤（1）金属前驱体的制备：选择适当的金属盐或金属有机物作为前驱体，进行相应的化学反应或物理处理，得到所需的金属前驱体。

（2）等离子体制备：将金属前驱体置于等离子反应器中，通过高能电场激发产生等离子体，使金属前驱体迅速熔化并形成纳米尺度的金属颗粒。

（3）冷却与收集：将熔融的金属颗粒进行快速冷却和凝固，然后通过离心或过滤等方法收集纳米Ni粉。

三、SPS烧结技术1. 实验原理SPS烧结技术是一种利用脉冲电流进行快速烧结的技术。

其原理是在一定压力下，利用直流脉冲电流加热，使颗粒间的界面扩散加快，实现颗粒的快速烧结。

通过优化烧结工艺参数，可以得到性能优异的块状材料。

2. 实验步骤（1）纳米Ni粉的预处理：将等离子法制备的纳米Ni粉进行干燥、研磨等处理，以提高其烧结性能。

（2）模具制备：将预处理后的纳米Ni粉装入模具中，并设置适当的压力。

（3）SPS烧结：在一定的温度和电流下进行烧结，使颗粒间的界面扩散加快，实现块状材料的制备。

四、高压扭转技术高压扭转技术是一种通过施加高压力和扭矩来改变材料内部结构和性能的技术。

《等离子法制备纳米Ni粉及SPS烧结和高压扭转的研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，纳米材料因其独特的物理和化学性质在众多领域展现出巨大的应用潜力。

其中，纳米Ni粉因其高比表面积、良好的导电性和磁性等特性，在电子、磁性材料、催化剂以及新能源等领域有着广泛的应用。

制备纳米Ni粉的方法众多，而等离子法因其高效、快速和可控的优点，逐渐成为研究的热点。

本文将重点研究等离子法制备纳米Ni粉的过程，以及其后续的SPS烧结和高压扭转的研究。

二、等离子法制备纳米Ni粉等离子法是一种利用高温、高能等离子体环境制备纳米材料的方法。

在制备纳米Ni粉的过程中，通过将金属Ni原料置于等离子体环境中，利用高温和高能激发，使金属Ni原子蒸发并凝聚成纳米尺寸的颗粒。

首先，需要选择适当的原料和设备。

通常选用高纯度的金属Ni作为原料，并使用专门的等离子设备进行制备。

其次，调整等离子体的参数，如温度、压力和功率等，以获得最佳的制备效果。

在制备过程中，还需要对反应条件进行严格控制，如反应时间、气氛等。

最后，通过离心、过滤和干燥等步骤得到纳米Ni粉。

三、SPS烧结SPS烧结是一种利用脉冲电流进行快速烧结的方法。

在制备纳米Ni粉后，需要通过SPS烧结来提高其致密性和性能。

在SPS 烧结过程中，首先将纳米Ni粉与适量的粘结剂混合，然后放入模具中进行烧结。

通过调整烧结温度、压力和时间等参数，可以获得具有不同性能的纳米Ni材料。

四、高压扭转高压扭转是一种通过施加高压力和高扭矩来改变材料微观结构的方法。

在SPS烧结后，通过高压扭转可以进一步提高纳米Ni 材料的性能。

在高压扭转过程中，需要选择适当的压力和转速，并控制扭转次数和时间等参数。

通过高压扭转，可以获得具有更高致密性和更好性能的纳米Ni材料。

五、结论通过等离子法制备纳米Ni粉，并采用SPS烧结和高压扭转的方法进一步优化其性能，可以获得具有优异性能的纳米Ni材料。

本文的研究表明，等离子法具有高效、快速和可控的优点，可以制备出具有良好分散性和粒径均匀的纳米Ni粉。

气体雾化技术制备金属粉末分析首先，气体雾化技术有许多优点。

一方面，通过气体雾化技术可以制备出高纯度的金属粉末。

在喷雾过程中，金属液体与喷雾介质（通常是氮气）充分接触，防止金属粉末受到空气中杂质的污染。

另一方面，气体雾化技术制备的金属粉末粒径较小且均匀，有利于提高金属粉末的活性和流动性。

此外，气体雾化技术还可以在制备过程中控制金属的成分和微观组织，满足不同应用的需求。

在气体雾化技术制备金属粉末时，主要有两个关键参数需要控制，即喷雾气体的流速和冷却介质的温度。

当喷雾气体的流速越大时，金属液体的喷射速度越快，金属液体面积变大，形成的金属粉末粒径越小。

同时，冷却介质的温度也会影响喷雾冷却速度，较低的冷却介质温度可加快金属液体冷却速度，促使金属液体更快地凝固成金属粉末。

此外，金属的物理化学性质也会对气体雾化技术制备金属粉末的效果产生影响。

一方面，金属的熔点会影响金属液体的喷雾温度和喷雾速度。

金属熔点较低的材料更易于喷雾。

另一方面，金属粘度也会影响金属液体的喷雾特性。

粘度较高的金属需选用较高的喷雾压力，以保证金属液体的正常喷射。

此外，金属的表面张力也会影响金属液体的喷射性能。

最后，制备得到的金属粉末需要进行分析与表征。

常见的分析方法包括粒径分析、XRD分析、SEM观察等。

粒径分析主要用于测试金属粉末的粒径分布情况，常用的仪器有激光粒度仪和电子显微镜等。

XRD分析可以得到金属粉末的相组成，研究其晶体结构和晶格常数。

SEM观察可获得金属粉末的形貌信息，包括颗粒形状、表面形态等。

总结起来，气体雾化技术是一种常见的制备金属粉末的方法，具有制备高纯度、粒径均匀的金属粉末的优点。

在制备过程中，需要控制喷雾气体流速、冷却介质温度等参数，并考虑金属的物理化学性质对制备效果的影响。

最后，对制备得到的金属粉末进行分析与表征，以评估其质量和性能。

图1 PREP 雾化制粉原理图消耗电极电动机旋转机构加热源雾化室粉末(a)(b)图3 气雾化法(a)与等离子旋转雾化法(b)制备的粉末形貌图7 新一代等离子旋转电极雾化（N-PREP）制粉设备结构示意图图8 N-PERP法制备的金属细粉SEM照片图9 N-PERP法制备的金属细粉金相显微组织图黄伯云.快速凝固钛合金粉末的制备技术[J].材料导报，1993（5）：12-15.李荣德.快速凝固法制取金属粉末技术的发展现状[J].粉末冶金技术，2000，18(4)：283-289.等.雾化法制备高品质钛合金粉末技术研究[J].钛工业进展，2010，27(5)：16-18.等.FGH95镍基粉末高温合金的研究和展望[J].机械工程学报，2013，49(18)：38-45.陈生大.用等离子旋转电极法制取镍基高温合金粉末[J].粉末冶金工业，1998(6)：17-22.等.PREP法制备高温TiAl预合金粉末及其致密化坯体组织研究[J].稀有金属材料与工程，2014，梅俊发.航空级合金粉末质量控制[J].3D打印世界/技术，2015(11)：30-34.萧功伟.液态金属的表面张力和熔点之间的经验公式[J].江西科学，1984，5(4)：31-35.等.估算液体金属表面张力的简易方法[J].北方交通大学学报，1996，20(4)：424-428.细粉的成本仍居高不下，成为该项技术亟待解决的瓶颈。

细粉收得率的提在很大程度上取决于等离子旋转雾化制粉工艺的机理研究、等离子旋转雾化制粉系统结构优化设计及装备智能化程度。

新一代等离子旋转雾化制粉技术及系统的成功开发，颠覆了等离子旋转雾化法只适于制备粗粉的论断，在等离子旋转雾化制粉技术及系统方面已经有了取得重大技术突破，细粉收得率达到16%，可依托现有成果，进行推广应用，实现金属印粉体材料国产化。

10.3969/j.issn.1008-892X.2016.08.014角度/°20 40 60 80 100 120图10 N-PERP 法制备的金属细粉XRD 物相分析。

等离子喷涂法制备纳米粉体的优势和挑战等离子喷涂法制备纳米粉体的优势和挑战等离子喷涂法是一种制备纳米粉体的重要方法，它通过高温等离子体喷涂技术将纳米粒子喷涂到基底材料上，以形成纳米粉体薄膜。

这种方法具有许多独特的优势和挑战。

首先，等离子喷涂法具有较高的沉积效率。

在等离子体喷涂过程中，纳米粒子可以被快速喷涂到基底表面上，形成均匀的纳米粉体薄膜。

与其他制备方法相比，等离子喷涂法的沉积效率较高，能够提高生产效率和节约材料成本。

其次，等离子喷涂法可以制备具有优异性能的纳米粉体薄膜。

纳米粒子具有较大比表面积和较高的活性，因此纳米粉体薄膜具有优异的力学、光学和电学性能。

利用等离子喷涂法，可以制备出具有高硬度、高导电性和高光学透明性等特点的纳米粉体薄膜，广泛应用于涂层、光电器件和传感器等领域。

此外，等离子喷涂法具有较好的可控性和适应性。

通过调节喷涂工艺参数，如喷涂速度、喷涂距离和喷涂角度等，可以实现对纳米粒子沉积行为的精确控制，从而调控纳米粉体薄膜的微观结构和性能。

此外，等离子喷涂法可以适用于多种基底材料，如金属、陶瓷和塑料等，具有较好的适应性和广泛的应用范围。

然而，等离子喷涂法在纳米粉体制备过程中也面临一些挑战。

首先，纳米粒子的聚集和疏散行为在喷涂过程中很难控制，容易导致纳米粉体薄膜的非均匀性和孔隙度较高。

其次，等离子喷涂过程中的高温环境可能对纳米粒子的大小和结构产生影响，进而影响薄膜的性能。

此外，纳米粉体薄膜的附着力和抗腐蚀性也是需要进一步优化的问题。

综上所述，等离子喷涂法作为一种制备纳米粉体的方法，具有许多优势和挑战。

通过充分发挥其高沉积效率、优异性能和可控性，同时解决聚集、非均匀性和附着力等问题，等离子喷涂法有望成为纳米技术领域的重要工艺，并在涂层、光电器件和传感器等领域发挥重要作用。

《等离子法制备纳米Ni粉及SPS烧结和高压扭转的研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，纳米材料因其独特的物理和化学性质在众多领域中展现出巨大的应用潜力。

其中，纳米镍粉作为一种重要的纳米材料，其制备工艺及性能研究备受关注。

本文将重点探讨等离子法制备纳米Ni粉的工艺，以及通过SPS烧结和高压扭转对纳米Ni粉进行性能优化的研究。

二、等离子法制备纳米Ni粉1. 制备原理等离子法制备纳米Ni粉的原理是利用等离子体的高温、高能特性，将金属原料迅速熔化并气化，然后通过冷却和凝聚过程形成纳米颗粒。

该方法具有制备速度快、颗粒尺寸小、纯度高等优点。

2. 制备过程（1）原料准备：选用高纯度的镍盐作为原料，进行预处理，如干燥、破碎等。

（2）等离子体熔炼：将原料置于等离子体发生装置中，通过电场或激光激发等离子体，使原料迅速熔化并气化。

（3）冷凝成粉：熔化和气化后的物质通过冷凝过程形成纳米Ni粉。

这一过程中需要控制温度和气氛，以保证纳米Ni粉的质量。

三、SPS烧结纳米Ni粉1. SPS烧结原理SPS烧结是一种利用脉冲电流进行烧结的方法，具有升温速度快、烧结温度低、节能环保等优点。

在SPS烧结过程中，脉冲电流通过颗粒间的接触部位产生焦耳热，使颗粒间产生瞬时高温高压环境，从而实现致密化烧结。

2. SPS烧结过程（1）将等离子法制备的纳米Ni粉进行干燥处理。

（2）将干燥后的纳米Ni粉置于SPS烧结炉中，设置适当的烧结参数，如电流、压力、温度等。

（3）进行SPS烧结，使纳米Ni粉在高温高压环境下实现致密化。

四、高压扭转对纳米Ni粉的影响高压扭转是一种通过施加高压和扭转力来改变材料微观结构的方法。

在本文中，我们将高压扭转应用于SPS烧结后的纳米Ni 粉，以进一步优化其性能。

高压扭转可以细化晶粒、提高晶界密度、改善材料的力学性能和物理性能。

五、性能分析与讨论通过对等离子法制备的纳米Ni粉、SPS烧结后的样品以及经过高压扭转处理的样品进行性能分析，我们发现：1. 等离子法制备的纳米Ni粉具有较小的颗粒尺寸和较高的纯度。