粉末冶金粉体常见的制备方法及综述1
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粉末生产工艺粉末生产工艺是将原料通过特定的加工工艺制成粉末的过程。
随着现代工业的发展,不同的行业对粉末材料的需求日益增加,粉末生产工艺也得到了广泛应用。
下面将介绍一种常见的粉末生产工艺——粉末冶金。
粉末冶金工艺主要分为原料混合、压制、烧结和后处理四个步骤。
首先是原料混合。
原料的选择对最终产品的质量和性能具有重要影响。
一般情况下,原料需要通过制粒和筛分等手段进行处理,确保颗粒的均匀性和合适的粒径分布。
然后,按照配比要求将不同种类的原料进行混合,并加入适量的助剂,如脱脂剂和润滑剂等,以提高粉末的流动性和成型性。
接下来是压制。
原料混合好后,需要将其进行压制,使之成型。
常用的压制方法包括冷压、热压和注射成型等。
其中,冷压是最常见的方法,通过对原料施加一定的压力,使其在模具中形成所需的形状。
压制后的粉末成型体称为绿体。
然后是烧结。
压制后的绿体需要进行烧结,即将其加热至高温下,使其顶点熔合,颗粒间发生扩散和结合。
烧结过程中,温度、时间和气氛的控制对烧结效果有重要影响。
在烧结过程中,绿体会逐渐缩小体积、增加密度,并形成所需的终产品。
最后是后处理。
烧结完成后,还需要对产品进行后处理,以提高其性能和质量。
后处理的过程包括热处理、表面处理和机械加工等。
热处理可以提高产品的硬度和强度,表面处理可以增加其耐腐蚀性和耐磨性,机械加工可以实现产品的最终形状和尺寸要求。
需要注意的是,每个行业和产品的生产工艺可能会有所不同。
粉末生产工艺的选择要根据产品的特性和工艺要求进行合理的设计和调整。
随着科技的进步,新的工艺和设备也在不断涌现,为粉末生产提供了更多的选择和可能性。
粉末冶金知识大全简介粉末冶金是一种重要的制备材料的方法,它通过将金属或非金属加工成粉末,再通过压制和烧结等工艺将粉末粒子紧密结合形成所需的材料。
本文将介绍粉末冶金的基本原理、工艺流程和应用领域。
1. 粉末制备粉末冶金的第一步是制备粉末。
常见的粉末制备方法包括:•原子熔化法:通过将金属或合金加热到高温,使其熔化后迅速冷却,冷却过程中形成的微细颗粒即为粉末。
•机械研磨法:将金属块或合金块放入球磨机中与球磨介质一起磨碎,经过一定时间后得到所需的粉末。
•物理气相法:通过高温蒸发和凝聚,使金属或合金从气相转变为粉末。
常见的物理气相制备方法有气体凝聚法、物理溅射法等。
2. 粉末冶金工艺粉末冶金包括压制、烧结和后处理等多个工艺步骤。
2.1 压制压制是将制备好的粉末以一定的压力塑造成所需形状的过程。
常见的压制方法有:•静态压制:即将粉末放置在模具中,施加垂直于模具方向的压力,使粉末颗粒之间发生塑性变形,形成一定形状的绿体。
•动态压制:即通过提供一个快速冲击力,使粉末颗粒互相碰撞并发生变形,形成一定形状的绿体。
2.2 烧结烧结是将压制好的绿体在一定温度下进行加热,使粉末颗粒之间发生扩散和结合,形成致密的材料。
常见的烧结方法有:•常压烧结:将绿体放在电炉或气炉中进行加热,使粉末颗粒熔结或固相扩散结合。
•热等静压烧结:在加热的同时施加一定的压力,用于加强绿体的结合。
2.3 后处理烧结完成后,还需要进行一些后处理步骤以提高材料的性能。
常见的后处理方法有:•热处理:通过控制温度和时间,在一定的条件下改变材料的组织结构,提高其硬度、强度等性能。
•表面处理:在材料表面形成覆盖层、涂层或改变表面形貌,以提高耐磨、耐腐蚀等性能。
3. 应用领域粉末冶金在许多领域都有着广泛的应用。
3.1 金属制品粉末冶金可以制备各种金属制品,如汽车零部件、工具等。
由于独特的结构和物理性能,粉末冶金制品具有优异的耐磨、抗拉伸和耐腐蚀等特点。
3.2 陶瓷制品通过粉末冶金技术可以制备出高纯度、高强度的陶瓷制品,如陶瓷刀具、陶瓷齿轮等。
粉末冶⾦原理知识要点1粉末冶⾦的特点:粉末冶⾦在技术上和经济上具有⼀系列的特点。
从制取材料⽅⾯来看,粉末冶⾦⽅法能⽣产具有特殊性能的结构材料、功能材料和复合材料。
(1)粉末冶⾦⽅法能⽣产普通熔炼法⽆法⽣产的具有特殊性能的材料:1)能控制制品的孔隙度;2)能利⽤⾦属和⾦属、⾦属和⾮⾦属的组合效果,⽣产各种特殊性能的材料;3)能⽣产各种复合材料;(2)粉末冶⾦⽅法⽣产的某些材料,与普通熔炼法相⽐,性能优越:1)⾼合⾦粉末冶⾦材料的性能⽐熔铸法⽣产的好;2)⽣产难熔⾦属材料和制品,⼀般要依靠粉末冶⾦法;从制造机械零件⽅⾯来看,粉末冶⾦法制造的机械零件时⼀种少切削、⽆切削的新⼯艺,可以⼤量减少机加⼯量,节约⾦属材料,提⾼劳动⽣产率。
总之,粉末冶⾦法既是⼀种能⽣产具有特殊性能材料的技术,⼜是⼀种制造廉价优质机械零件的⼯艺。
2粉末冶⾦的⼯艺过程(1)⽣产粉末。
粉末的⽣产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。
为改善粉末的成型性和可塑性通常加⼊汽油、橡胶或⽯蜡等增塑剂。
(2)压制成型。
粉末在500~600MPa压⼒下,压成所需形状。
(3)烧结。
在保护⽓氛的⾼温炉或真空炉中进⾏。
烧结不同于⾦属熔化,烧结时⾄少有⼀种元素仍处于固态。
烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等⼀系列的物理化学过程,成为具有⼀定孔隙度的冶⾦产品。
(4)后处理。
⼀般情况下,烧结好的制件可直接使⽤。
但对于某些尺⼨要求精度⾼并且有⾼的硬度、耐磨性的制件还要进⾏烧结后处理。
后处理包括精压、滚压、挤压、淬⽕、表⾯淬⽕、浸油、及熔渗等。
现代粉末冶⾦的主要⼯艺过程⽣产粉末制坯烧结3、粉末冶⾦发展中的三个重要标志:第⼀是克服了难熔⾦属(如钨、钼等)熔铸过程中产⽣的困难第⼆是本世纪30年代⽤粉末冶⾦⽅法制取多孔含油轴承取得成功第三是向更⾼级的新材料新⼯艺发展。
4、怎样理解“粉末冶⾦技术既古⽼⼜年轻”?粉末冶⾦是⼀项新兴技术,但也是⼀项古⽼技术。
粉末冶金工艺综述一、前述粉末冶金是一种制取金属粉末,以及采用成形和烧结工艺将金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)制成制品的工艺技术。
粉末冶金工艺的基本工序是:⑴原料粉末的制取和准备(粉末可以是纯金属或它的合金、非金属、金属与非金属的化合物以及其它各种化合物),即混粉;⑵将金属粉末制成所需形状的坯块,社内称成形;⑶将坯块在物料主要组元熔点以下的温度进行烧结,使制品具有最终的物理、化学和力学性能。
除此以外,根据制品的结构、精度与性能要求,后续工艺还有精整、机加工、热处理及表面处理等。
粉末冶金技术的历史很长久,早在公元前3000年,埃及人就已经使用了铁粉,而近代粉末冶金技术是从库利奇为爱迪生研制钨灯丝开始。
近代粉末冶金技术的发展中有三个重要标志:一是克服了难熔金属(如钨、钼等)熔铸过程中产生的困难,如电灯钨丝和硬质合金的出现;二是多孔含油轴承的研制成功,继之是机械零件的发展,发挥了粉末冶金少、无切屑的特点;三是向新材料、新工艺发展。
粉末冶金技术已得到愈来愈广泛的应用,这是基于粉末冶金本身的特点所决定的。
首先,粉末冶金在生产零部件时成本低。
汽车制造业是粉末冶金的一个大的应用领域,它涉及到零部件的生产率、公差和自动化等方面。
粉末冶金方法与铸造方法相对照,精密度和成本这两方面是非常有竞争力的。
铸造中的一些问题,如偏析、机加工量大等用粉末冶金方法则可能被避免,或者减少。
其次,有些独特的性能或者显微组织无可非议的只能由粉末冶金方法来实现。
例如,多孔材料、氧化物弥散强化合金、陶瓷和硬质合金等。
最后,有一些材料用其它工艺来制取是十分困难的,例如,活性金属、高熔点金属等。
一般来说,粉末冶金方法的经济效果只有在大规模生产时才能表现出来。
因为粉末成形所需的模具制作加工比较困难,而且较为昂贵。
粉末冶金工艺的不足之处是粉末成本较高,制品的大小和形状受到一定的限制,烧结件的韧性较差等等。
二、粉末的制取2.1粉末制取方法概述粉末冶金的生产工艺是从制取原材料——粉末开始的。
粉末冶金制粉方法
嘿,这粉末冶金制粉方法啊,那可有点门道呢。
一个办法是机械粉碎法。
就像把东西放进一个大搅拌机里,使劲搅啊搅。
把大块的材料放进去,通过各种机器的力量,把它们打成细细的粉末。
这就有点像把大石头砸成小石子,再把小石子磨成沙子一样。
可以用球磨机啊、粉碎机啥的,让材料在里面翻滚、碰撞,慢慢就变成粉末啦。
还有雾化法。
这就像给材料喷了一场神奇的“雾”。
把熔化的金属或者合金通过一个小孔喷出来,同时用高压气体或者水把它吹散,就变成了细细的粉末。
就好像是一个魔法喷泉,喷出来的都是粉末。
另外呢,还原法也不错。
把一些氧化物啊啥的,通过化学反应还原成金属粉末。
就像变魔术一样,把一种东西变成另一种东西。
可以用氢气啊、一氧化碳啊这些气体来还原,让氧化物变成纯纯的金属粉末。
我记得有一次,我们在工厂里看到粉末冶金制粉的过程。
那个机械粉碎法可热闹了,机器嗡嗡响,材料在里面噼里啪啦地碰撞。
还有那个雾化法,喷出来的粉末就像一场漂亮的
烟花。
从那以后,我就知道了,粉末冶金制粉有这么多有趣的方法。
总之呢,粉末冶金制粉方法有很多,各有各的特点。
可以根据不同的材料和需求选择合适的方法。
让我们一起探索粉末冶金的奇妙世界吧。
粉末冶金法粉体颗粒制造案例一、引言粉末冶金法是一种利用粉末颗粒制造零件和材料的方法,它具有高效、节能、环保等优点,在汽车、航空航天、电子等领域得到广泛应用。
本文将以粉末冶金法制造粉体颗粒为例,介绍其工艺流程、设备和应用。
二、工艺流程1. 原料准备:将所需的金属或合金材料按照配方比例称量,并进行筛分和混合,以达到均匀分布。
2. 粉末制备:将混合好的原料放入球磨机中进行球磨,使其达到所需的细度和形状。
球磨时间取决于原料性质和目标颗粒大小。
3. 粉末成型:通过压力成型机将球磨好的粉末压制成所需形状的坯体。
常见的成型方式有干压成型、注射成型和挤压成型等。
4. 烧结处理:将坯体置于高温下进行加热处理,使其在一定温度范围内发生化学反应,形成致密的结构。
常见的烧结方式有气相烧结、真空烧结和热等静压烧结等。
5. 后处理:对成品进行表面处理、清洗和检测,以确保其质量和性能符合要求。
三、设备介绍1. 球磨机:用于将原料进行粉碎和混合。
常见的球磨机有立式球磨机、卧式球磨机和行星式球磨机等。
2. 压力成型机:用于将粉末压制成所需形状的坯体。
常见的压力成型机有干压成型机、注射成型机和挤压成型机等。
3. 热处理设备:用于将坯体进行高温处理,使其发生化学反应并形成致密的结构。
常见的热处理设备有气相烧结炉、真空烧结炉和热等静压设备等。
4. 检测设备:用于对成品进行表面处理、清洗和检测,以确保其质量和性能符合要求。
常见的检测设备有扫描电镜、X射线衍射仪和拉伸试验仪等。
四、应用领域1. 汽车工业:粉末冶金法制造的粉末颗粒可以用于汽车发动机、变速器、传动系统等零部件的制造。
由于其高强度、耐磨性和耐腐蚀性,可以大幅提高汽车的性能和寿命。
2. 航空航天工业:粉末冶金法制造的粉末颗粒可以用于飞机发动机、涡轮叶片等关键零部件的制造。
由于其高温抗氧化性能和轻质高强度特点,可以提高飞机的安全性和经济性。
3. 电子工业:粉末冶金法制造的粉末颗粒可以用于电子元器件、导电材料等产品的制造。
粉末冶金制粉技术(一)粉末冶金新技术、新工艺的应用,不但使传统的粉末冶金材料性能得到根本的改善,而且使得一批高性能和具有特殊性能的新一代材料相继产生。
例如:高性能摩擦材料、固体自润滑材料、粉末高温合金、高性能粉末冶金铁基复合和组合零件、粉末高速钢、快速冷凝铝合金、氧化物弥散强化合金、颗粒增强复合材料,高性能难熔金属及合金、超细晶粒及涂层硬质合金、新型金属陶瓷、特种陶瓷、超硬材料、高性能永磁材料、电池材料、复合核燃料、中子可燃毒物、粉末微晶材料和纳米材料、快速冷凝非晶和准晶材料、隐身材料等。
这些新材料都需要以粉末冶金作为其主要的或惟一的制造手段。
本章将简要介绍粉末冶金的基本工艺原理和方法,重点介绍近年米粉末冶金新技术和新工艺的发展和应用状况。
1.雾化制粉技术粉末冶金材料和制品不断增多,其质量不断提高,要求提供的粉末的种类也愈来愈多。
例如,从材质范围来看,不仅使用金属粉末,也要使用合金粉末、金属化合物粉末等;从粉末形貌来看,要求使用各种形状的粉末,如生产过滤器时,就要求球形粉末;从粉末粒度来看,从粒度为500~1000m的粗粉末到粒度小于0.1m的超细粉末。
近几十年来,粉末制造技术得到了很大发展。
作为粉末制备新技术,第一个引人注目的就是快速凝固雾化制粉技术。
快速凝固雾化制粉技术是直接击碎液体金属或合金并快速冷凝而制得粉末的片法。
快速凝固雾化制粉技术最大的优点是可以有效地减少合金成分的偏析,获得成分均匀的合金粉末。
此外,通过控制冷凝速率可以获得具有非晶、准晶、微晶或过饱和固溶体等非平衡组织的粉末。
它的出现无论对粉末合金成分的设计还是对粉末合金的微观结构以及宏观特性都产生了深刻影响,它给高性能粉末冶金材料制备开辟了一条崭新道路,有力地推动了粉末冶金的发展。
雾化法最初生产的是像锡、铅、锌、铝等低熔点金属粉末,进一步发展能生产熔点在1600~1700℃以下的铁粉及其他粉末,如纯铜、黄铜、青铜、合金钢、不锈钢等金属和合金粉末。
粉末冶金工艺的基本工序1、原料粉末的制备。
现有的制粉方法大体可分为两类:机械法和物理化学法。
而机械法可分为:机械粉碎及雾化法;物理化学法又分为:电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。
其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。
2、粉末成型为所需形状的坯块。
成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯,并使其具有一定的密度和强度。
成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。
加压成型中应用最多的是模压成型。
3、坯块的烧结。
烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。
成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。
烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。
对于单元系和多元系的固相烧结,烧结温度比所用的金属及合金的熔点低;对于多元系的液相烧结,烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低,而高于易熔成分的熔点。
除普通烧结外,还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。
4、产品的后序处理。
烧结后的处理,可以根据产品要求的不同,采取多种方式。
如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。
此外,近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工,取得较理想的效果。
粉末冶金工艺的基本工序(二)粉末冶金是一种利用粉末作为原料,通过压制、成型、烧结等工艺制备制品的工艺方法。
它具有高效率、高精度和可靠性好等特点,广泛应用于各个领域,包括汽车、航空航天、电子等。
粉末冶金工艺的基本工序包括粉末选料、混合、成型、烧结等。
首先是粉末选料。
粉末冶金工艺中所用的粉末要求颗粒细小、纯度高、形状均匀。
常见的粉末材料包括金属、陶瓷和合金等。
粉末选料的过程中需要考虑到材料的物理化学性质,并进行相应的测试和分析。
接下来是粉末的混合。
混合是将不同种类的粉末按一定比例混合在一起,以获得所需的材料性能。
混合可以通过机械混合、化学方法和物理方法等进行。
在混合过程中,需要控制混合时间和混合速度,以保证混合的均匀性。
然后是成型。
成型是将混合好的粉末放入模具中进行压制或注塑成型。
粉末冶金材料概述引言粉末冶金材料是一类通过粉末冶金工艺制备的新型材料。
粉末冶金是指通过粉末冶金工艺将金属或非金属粉末压制成型,经过烧结或其他处理方法得到所需材料的一种制备方法。
粉末冶金材料因其独特的结构和性能,在许多工业和科研领域受到广泛关注。
本文将对粉末冶金材料进行概述,包括其制备方法、特点和应用领域等方面。
粉末冶金材料的制备方法粉末冶金材料的制备方法主要包括粉末制备、成型和烧结等步骤。
粉末制备粉末制备是粉末冶金材料制备的第一步。
粉末制备方法有很多种,包括物理方法和化学方法两大类。
物理方法主要包括气雾法、机械法、电解法和溅射法等。
其中,气雾法是指通过气体或喷雾器产生粉末颗粒,例如高温气雾法和超声气雾法。
机械法是指通过机械力使原料产生破碎、研磨或合金化的方法,常见的机械法有球磨法和挤压法等。
电解法是指通过电解原理将金属溶液电解析出粉末。
溅射法是将金属或合金靶材置于真空或较低压力下,在被轰击时产生粉末颗粒。
化学方法主要包括沉积法和还原法等。
沉积法是将金属盐溶液注入电化学池中,通过电解原理在电极上析出粉末。
还原法是指通过还原反应将金属离子还原成金属粉末。
成型是将粉末加工成所需形状的步骤。
常见的成型方法有压制、注射成型和挤压等。
压制是将粉末放入模具中,在一定压力下使其成型。
注射成型是将粉末与有机绑定剂混合,通过注射机将混合物喷射到模具中,经过固化后得到成型件。
挤压是将粉末放入带有孔的金属筒子中,在压力下挤出形状。
烧结是粉末冶金材料制备的最后一步,通过加热使粉末颗粒之间的结合力增强,形成致密的材料。
烧结温度和时间根据材料的要求进行选择,一般在金属的熔点以下,同时需要保证烧结后的材料具有所需的物理和化学性质。
粉末冶金材料的特点粉末冶金材料具有许多独特的特点,使其在许多领域具有广泛的应用前景。
高纯度由于粉末冶金材料可以通过粉末制备方法获得,因此可以获得高纯度的材料。
在制备过程中,可以通过选择合适的原料和控制工艺参数,减少杂质的含量,从而获得高纯度的材料。
粉末冶金粉体常见的制备方法及综述Powder metallurgy powder and preparation method of common摘要:粉末冶金方法起源于公元前三千多年。
制造铁的第一个方法实质上采用的就是粉末冶金方法。
粉末冶金制品的应用范围十分广泛,从普通机械制造到精密仪器;从五金工具业;从一般技术到尖端高技术,均能见到粉末冶金工艺的身影。
目前,我国粉末冶金行业整体技术水平低下、工艺装备落后,与国外先进技术水平相比存在较大差距。
本文介绍了粉末冶金粉体的制备方法,包括物理方法和化学方法,物理法包括机械粉碎法,化学法包括气相沉积法、雾化法和电解法,气相沉积法、雾化法和电解法目前在工业上已经得到了广泛的应用。
关键词:粉末冶金;粉体;气相沉积法,雾化法,电解法Abstract: the method of powder metallurgy originated in three thousand years . Manufacture of iron for the first method is essentially by powder metallurgy method. Powder metallurgy products, a wide range of applications, from the ordinary machinery manufacturing of precision instrument; from the hardware to the large machinery; from electronics to motor manufacturing; from the civilian industry to the military industry; from the general technology to sophisticated high technology, can see the figure of powder metallurgyprocess. At present, our country metallurgy industry overall technology level is low, the backward technology and equipment, with foreign advanced level of technology compared to exist bigger difference. This paper introduces the powder metallurgy powder preparation method, including physical methods and chemical methods, physical methods including mechanical crushing method, chemical method includes a vapor deposition method, spray method and the electrolytic method, vapor deposition, spray method and the electrolytic method currently in the industry has been widely used.Key words: powder metallurgy; powder; vapor deposition method, spraying method, electrolytic method一、引言粉末冶金是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。
由于粉末冶金技术的优点,它已成为解决新材料问题的钥匙,在新材料的发展中起着举足轻重的作用。
二、粉体的制备及综述粉末冶金的生产工艺是从制取原材料——粉末开始的。
这些粉末可以纯金属,也可以是非金属,还可以是化合物。
制取粉末的方法有很多,他的选择主要取决于该材料的特殊性能及制取方法的成本。
粉体的的制备方法如下:(一)物理法(机械粉碎法)机械粉碎法是一种常见的固相制粉工艺。
尤其是制备粒度在微米级以上的陶瓷粉体时,用机械粉碎法方便快捷,成本也比较低廉。
1、常用的粉碎法有:(1)辊碾式将单根或多根研棒或环等装入磨腔内,借助某种特殊力使磨腔内的棒或环作旋转运动,棒与棒之间或环与环之间以及它们与磨腔内壁之间产生的碰撞、挤压、研磨、剪切等作用,使它们之间的物料被破碎。
(2)高速旋转式主要是利用高速旋转的部件产生的强冲击力、剪切力摩擦而使物料被粉碎。
高速旋转粉碎机由于结构及作用力的方式不同又分为:销棒粉碎机(针状磨)、摆式粉碎机、轴流式粉碎机(笼式磨)、筛分磨、离心分级磨等。
(3)球磨式近期在球磨机的基础上,开发出了多种形式的广义球磨机,如振动球磨、离心球磨、行星磨、离心滚动磨等。
(4)介质搅拌式是依靠磨腔中机械搅拌棒、齿或片带动研磨介质运动,利用研磨介质之间的挤压力和剪切力使物料粉碎。
它实际上是一种内部有动件的球磨机,靠内部动件带动磨介运动来对物料进行粉碎。
搅拌磨早期主要用于染料、油漆、涂料行业浆料分散与混合。
后来经多次改进,逐步发展成为一种新型的高效超细粉碎机。
有时称之为介质磨,也有人称之为“剥片机”。
(5)气流式粉碎机是在高速气流作用下,物料通过本身颗粒之间的撞击,气流对物料的剪切作用以及物料与其它部件的冲击、摩擦、剪切而使物料粉碎。
先后有:扁平式(圆盘式)气流磨、循环式气流磨、对撞式气流磨、流化床气流磨、靶式气流磨、超音速气流磨等。
广泛应用于化工、材料、冶金、非矿、农药、电子、食品、生物工程、医药、军工、航天、航空等领域。
2、新近开发的粉碎法有:液流式、射流粉碎机、超低温、超临界、超声粉碎机等。
构筑法是通过物质的物理状态变化来生成粉体。
由小至大(纳米级)。
(二)化学法包括气相沉积法、雾化法和电解法等,其中,气相沉积法、雾化法和电解法目前在工业上已经得到了广泛的应用。
1、气相法气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物质(固相或液相)变成气体,使之在气体状态下发生物理变化或化学变化,最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法。
气相法又大致可分为气体中蒸发法、化学气相反应法和溅射法。
(1)气体中蒸发法(蒸发冷凝法)主要是将待蒸发物质(金属、合金或陶瓷)装入一密封容器中,并通过泵将该容器抽至100Pa高真空(真空蒸发室),然后充入低压(约为2KPa)惰性气体(He,Ne,Ar。
注:纯度约为99.9996%),然后加热(通过电阻、等离子体、电子束、激光、高频感应等加热源)蒸发源,使物质蒸发成雾状原子(气化或形成等离子体),与惰性原子碰撞而失去能量,然后骤冷,随惰性气体流冷凝到冷凝器上。
将聚集的纳米尺度粒子刮下、收集,即得到纳米粉体。
用此粉体最后在较高压力下(1Gpa-10GPa)压实,即得到纳米材料。
(2)气相化学反应法(也叫化学气相沉积法CVD Chemical Vapor Deposition)利用金属化合物的蒸气,通过化学反应生成所需要的化合物,在保护气体环境下快速冷凝,从而制备各类物质的纳米微粒。
第一:挥发性金属卤化物和氢化物;第二:有机金属化合物等蒸气为原料,进行气相热分解和其它化学反应来合成细粉。
它是合成高熔点无机化合物超细粉最引人注目的方法。
优点:颗粒均匀、纯度高、粒度小、分散性好、化学反应活性高、工艺可控和过程连续等。
适合于制备各类金属、金属化合物以及非金属化合物纳米微粒。
如各种金属、氮化物、碳化物、硼化物等。
按体系反应类型:分为气相分解和气相合成。
①单一化合物的热分解(气相分解法)对待分解的化合物或经前期预处理的中间化合物进行加热、蒸发(物理变化)、分解(化学变化),得到目标物质的纳米微粒。
热分解法要求必须具备目标纳米微粒物质的全部所需元素的适当化合物。
②两种以上物质之间的气相反应(气相合成法)利用两种以上物质之间的气相化学反应,在高温下合成出相应的化合物,再经过快速冷凝,制备各类物质的微粒。
用该法可以进行多种微粒的合成,具有灵活性和互换性。
2雾化法自从第二次世界大战期间开始生产雾化铁粉以来,雾化工艺获得了不断地发展,并日益完善。
各种雾化高质量粉末与新的致密技术相结合,便出现许多粉末冶金新产品,其性能往往优于相应的铸锻产品。
雾化法是将液体金属或合金直接破碎成为细小的液滴,其大小一般小于150μm,而成为粉末。
雾化法可以用来制取多种金属粉末,也可制取各种预合金粉末。
实际上,任何能形成液体的材料都可以进行雾化。
用于制造大颗粒粉末的工艺称为“制粒”。
它是让熔融金属通过小孔或筛网自动地注入空气或水中,冷凝后便得到金属粉末。
这种方法制得的粉末粒度较粗,一般为0.5~1mm,它适于制取低熔点金属粉末。
借助高压水流或气流的冲击来破碎液流,称为水雾化或气雾化,也称二流雾化(图6);用离心力破碎液流称为离心雾化(图5);在真空中雾化叫做真空雾化(图7);利用超声波能量来实现液流的破碎称作超声波雾化(图8)。
图5离心雾化示意图图6水雾化和气雾化示意图(a)水雾化;(b)气雾化图7真空(溶气)雾化示意图图8超声雾化示意图3电解法在一定条件下,粉末可以在电解槽的阴极上沉积出来。
一般说来,电解法生产的粉末成本较高,因此在粉末生产中所占的比重是较小的。
电解粉末具有吸引力的原因是它的纯度高。
电解法制取粉末主要采用水溶液电解和熔盐电解。
水溶液电解可以生产铜、铁、镍、银、锡、铅、铬、锰等金属粉末;在一定条件下也可以使几种元素同时沉积而制得铁-镍、铁-铬等合金粉末。
图1-14为电解过程示意图。
图1-14 电解过程示意图三、结束语目前,工业中用得最多的是通过粉碎法,应用最多的粉体是通过粉碎法、化学法产生的微米级和亚微米级粉体,纳米粉体的生产及使用量相对较少。
随着技术的进步,粉末冶金材料和制品的今后发展方向1、有代表性的铁基合金,将向大体积的精密制品,高质量的结构零部件发展。
2、制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密的高性能合金。
3、用增强致密化过程来制造一般含有混合相组成的特殊合金。
4、制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金。
5、加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件。
参考文献(1)胡黎明,等.超细粉末制备技术进展[J].化学通报,1996 (2)刘维平,邱定蕃,卢惠民.纳米材料制备方法及应用领域[J].化工矿物与加工,2003(3)李亮.纳米粉体及其制备方法的浅析[J].科学论坛工程科学.2007(4)材料导报 1995年第二期(5)徐凌志吴小丽吕文林《机械科学与技术》2001 第3期- 万方数据(6)郁建明姜建国《粉末冶金工业》(注:可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢!)。