随着现代工业与科技水平的迅速发展,不同行业对粉体材料的性能要求越来越高,粉体材料除了要具备极低的杂质含量、较细的粒径,较窄的粒度分布,还需具有一定的颗粒形貌。
球形粉体由于具有更好的流动性和均匀性,被广泛应用于增强材料、涂料、陶瓷、3D打印等领域。
1、球形粉体的优势
球形粉体较普通粉体具有明显优势,主要体现在以下几个方面:
1)球形粉体表面形貌规则,缺陷少,在生产加工至成品时可减小对模具的损耗;
2)球形粉体的颗粒粒径分布范围窄,且粒度分布较为均匀;
3)球形粉体具有良好的流动性,能够提高粉体的填充量,在粉末冶金领域可以显著提升成型件的致密度;
4)球形粉体在烧结时收缩更均匀,对晶粒尺寸的有效调控更易实现。
2、球形粉体的应用特点
球形粉体由于在表面形貌、粒径分布和流动性等方面表现出优异的性能,因此在高端产业中得到了广泛应用。例如:
球形硅微粉因具有优异的绝缘性和耐热性而被广泛应用于高端产业,如用作超大规模集成电路的封装材料和电子信息领域;
球形钛粉及其合金粉体因具有球形度高、流动性好、松装密度大、氧含量低(质量分数<0.15%)和粒度细小等特点,在先进粉末冶金、激光增材制造、热喷涂等领域大放异彩;
球形钨粉具有流动性好、松装密度和振实密度高,且氧含量低等诸多优势,在阴极发射、多孔材料以及微晶硬质合金等领域具有十分广阔的应用前景。
3、球形粉体制备技术
粉体球形化技术作为现代工业和科技领域不可或缺的一部分,可以改善粉体的表面特性和物理性能,提高制造工艺的精度和效率,优化材料性能,满足多功能化要求,降低能耗和促进绿色制造。
目前,球形粉体制备技术主要包括传统物理法(机械整形法和喷雾干燥法)、化学法(气相化学反应法、沉淀法、水热合成法、溶胶凝胶法及微乳液法)和高温熔融法(等离子体球化法、雾化法和气体燃烧火焰成球法)。
1)传统物理法制备的球形粉体虽然原材料广泛且价格低廉,具有工业化潜力,但对生产设备要求较高,且生产后的颗粒指标难以保证,仅适用于对产品质量要求较低的情况。未来的发展应考虑引入自动化和智能制造技术,可能包括采用先进的控制系统、机器学习和人工智能技术。
2)化学法制备的球形粉体在保证粒径均匀性和高纯度的同时,往往对化学药剂(表面活性剂、沉淀剂等)的需求较大,且存在有机杂质清除困难、易出现团聚现象等问题,很难实现工业化生产。
3)高温熔融法虽然适用于高熔点粉体,但仍需要对温度场进行调控,而且在熔融过程中可能会产生一些有害物质,对环境造成一定损害。未来应发展更环保、可持续的技术,包括减少废弃物产生、采用更环保的原材料等,这将更加符合全球对于绿色生产的要求。
总体而言,不同的球形粉体的方法具有各自的优缺点。选择合适的方法通常取决于具体的应用需求、能源消耗、材料性质以及成本等多个因素。适当的工艺控制和设备优化对于确保产品的环保性、纯度和经济性至关重要。
来源:中国粉体技术网