1、三、霧化法三、霧化法 霧化法是將液體金屬或合金直接破碎，形成直徑小于霧化法是將液體金屬或合金直接破碎，形成直徑小于150m的細小液滴，冷凝而成為粉末。該法可以用來制取多種金屬粉的細小液滴，冷凝而成為粉末。該法可以用來制取多種金屬粉末和各種合金粉末。實際上，末和各種合金粉末。實際上，任何能形成液體的材料都可以通任何能形成液體的材料都可以通過霧化來制取粉末過霧化來制取粉末 。 應用較廣泛，生產規模僅次于應用較廣泛，生產規模僅次于還原法還原法。 可以制取鉛、錫、鋁、鋅、銅、鎳、鐵等金屬粉末，也可制取可以制取鉛、錫、鋁、鋅、銅、鎳、鐵等金屬粉末，也可制取黃銅、青銅、合金鋼、高速鋼、不銹鋼等預合金粉末。

2、制造過黃銅、青銅、合金鋼、高速鋼、不銹鋼等預合金粉末。制造過濾器用青銅、不銹鋼、鎳的球形粉末目前幾乎全是采用霧化法濾器用青銅、不銹鋼、鎳的球形粉末目前幾乎全是采用霧化法生產。生產。三、霧化法三、霧化法 霧化法包括 二流霧化法二流霧化法，分，分氣體霧化氣體霧化和水霧化。和水霧化。借助高壓水流或借助高壓水流或高壓氣流的沖擊來破碎液流。高壓氣流的沖擊來破碎液流。 離心霧化離心霧化：分旋轉圓盤霧化、旋轉分旋轉圓盤霧化、旋轉 電極霧化、旋轉坩電極霧化、旋轉坩堝霧化等。借助于堝霧化等。借助于離心力破碎液流。離心力破碎液流。 真空霧化真空霧化：在真空中的霧化。：在真空中的霧化。 超聲波霧化超聲波霧化：利用超

3、聲波能量來實現液流的破碎：利用超聲波能量來實現液流的破碎。 二流霧化二流霧化離心霧化離心霧化真空霧化真空霧化超聲霧化超聲霧化美國科學家采用聲化學美國科學家采用聲化學技術制取納米金屬粉。技術制取納米金屬粉。聲化學是研究液體中高聲化學是研究液體中高強度超聲波產生的小氣強度超聲波產生的小氣泡的形成、長大與內向泡的形成、長大與內向破裂等現象的學科。破裂等現象的學科。聲化學制取納米金屬粉聲化學制取納米金屬粉這些超聲波氣泡的破裂這些超聲波氣泡的破裂,產生很強的局部加熱而在產生很強的局部加熱而在冷液中形成冷液中形成“熱點熱點”,瞬時溫度約為瞬時溫度約為5000,壓力約壓力約1GPa,持續時間約持續時間約10

4、億分之一秒。億分之一秒。 粗略而形象地說粗略而形象地說, ,上述這些數據相當于太陽的表上述這些數據相當于太陽的表面溫度面溫度, ,大洋底部的壓力大洋底部的壓力, ,閃電的時間。當氣泡破閃電的時間。當氣泡破裂時裂時, ,氣泡內所含金屬的易揮發化合物分解成單個氣泡內所含金屬的易揮發化合物分解成單個金屬原子金屬原子, ,而后聚集為原子簇。這些原子簇含有幾而后聚集為原子簇。這些原子簇含有幾百個原子百個原子, ,直徑約為直徑約為2 23 3nm。 這些小的磁性金屬原子簇這些小的磁性金屬原子簇, ,像順磁體材料像順磁體材料一樣一樣, ,磁矩由原子簇的原子自旋構成磁矩由原子簇的原子自旋構成, ,且所有且所有

5、自旋均在同一方向上自旋均在同一方向上, ,因而磁矩比普通材料因而磁矩比普通材料高高100多倍。包覆這些顆粒可形成穩定鐵膠多倍。包覆這些顆粒可形成穩定鐵膠體體, ,顆粒永遠處于懸浮態顆粒永遠處于懸浮態, ,現已作為現已作為“磁流體磁流體”工業化生產工業化生產, ,用于揚聲器用于揚聲器, ,磁性墨水磁性墨水, ,磁流體磁流體密封密封, ,潤滑劑潤滑劑, ,軸承軸承, ,醫學等。醫學等。 （1）霧化過程原理霧化過程原理 二流霧化法是用二流霧化法是用高速氣流高速氣流或或高壓水高壓水擊碎金屬液流。擊碎金屬液流。 霧化法只要克服液體金屬原于間的鍵合力就能使之霧化法只要克服液體金屬原于間的鍵合力就能使之分散

6、成粉末，霧化過程所需消耗的外力比機械粉碎分散成粉末，霧化過程所需消耗的外力比機械粉碎法小得多。法小得多。 從能量消耗這一點來說，霧化法是一種簡便、經濟從能量消耗這一點來說，霧化法是一種簡便、經濟的粉末生產方法。的粉末生產方法。機械粉碎法是借機械機械粉碎法是借機械作用破壞固體金屬原作用破壞固體金屬原子間的結合。子間的結合。1、二流霧化法、二流霧化法二流霧化圖二流霧化圖 1.平行噴平行噴射射 氣流與氣流與金屬液流金屬液流平行平行2.垂直噴射垂直噴射 氣流或水流氣流或水流與金屬液流互成垂直方與金屬液流互成垂直方向，這樣噴制的粉末較向，這樣噴制的粉末較粗，常用來制鋅、鋁粉粗，常用來制鋅、鋁粉(3)互成

7、角度的噴射互成角度的噴射氣流或水流與金屬液流成以下幾種形式氣流或水流與金屬液流成以下幾種形式(I)負壓紊流區：在高速氣流的抽吸作用下，在噴嘴中心孔下方形成負壓紊流層。金屬液流受到氣流波的振動，以不穩定的波浪狀向下流，分散成許多細纖維束，并在表面張力作用下有自動收縮成液滴的趨勢。 形成纖維束的地方離出口的距離取決于金屬液流的速度，金屬液流速度愈大，離形成纖維束的距離就愈短（2）金屬液流霧化過程）金屬液流霧化過程 (II)原始液滴形成區：在氣流的沖刷下，從金屬液流柱或纖維束的表面不斷分裂出許多液滴。 (III)有效霧化區：由于氣流能量集中于焦點，對原始液滴產生強烈擊碎作用，使其分散成細的液滴顆粒。

8、 (IV)冷卻凝固區：形成的液滴顆粒分散開，并最終凝結成粉末顆粒。噴嘴設計要滿足以下要求噴嘴設計要滿足以下要求： (1)能使霧化介質獲得盡可能大的出口速度和所需要的能量； (2)能保證霧化介質與金屬液流之間形成最合理的噴射角度； (3)使金屬液流產生最大的紊流； (4)工作穩定性要好，噴嘴不被堵塞； (5)加工制造簡單。 噴嘴是霧化漿置中使霧化介質獲噴嘴是霧化漿置中使霧化介質獲得高能量、高速度的部件，也是得高能量、高速度的部件，也是對霧化效率和霧化過程穩定性起對霧化效率和霧化過程穩定性起重要作用的關鍵性部件。重要作用的關鍵性部件。噴嘴的結構噴嘴的結構 所有水霧化的噴嘴和所有水霧化的噴嘴和多數氣

9、體霧化的噴嘴多數氣體霧化的噴嘴都采用這形式都采用這形式自由降落式噴嘴自由降落式噴嘴金屬液流可以在從容器金屬液流可以在從容器(漏包漏包)出口到出口到與霧化介質相遇點之間無約束地自由與霧化介質相遇點之間無約束地自由降落。降落。金屬液流在噴嘴出口處被金屬液流在噴嘴出口處被破碎。破碎。這種形式的噴嘴傳遞氣體這種形式的噴嘴傳遞氣體到金屬的能量最大，主要到金屬的能量最大，主要用于鋁、鋅等低熔點金屬用于鋁、鋅等低熔點金屬的霧化的霧化。側限式噴嘴側限式噴嘴其他噴嘴其他噴嘴 為了增大金屬液流與霧化介質相交的接觸面，使金屬液流不易偏離霧化焦點，還可以采用下述噴嘴。（3）氣霧化）氣霧化熔化溫度：熔化溫度：14000

10、C霧化介質：氬氣霧化介質：氬氣氣體壓力：氣體壓力：2MPa氣體速度：氣體速度：100m/s過過 熱熱 度：度：1500C夾夾 角：角：400金屬液流速：金屬液流速：20kg/min平均粒度：平均粒度：120m（3）氣霧化）氣霧化（3）氣霧化）氣霧化（4）水霧化）水霧化水霧化和氣霧化的比較水霧化和氣霧化的比較（5）影響二流霧化性能的因素）影響二流霧化性能的因素 霧化粉末三個重要的性能 粒度：平均粒度、粒度分布及可用粉末收得率等 顆粒形狀及與其有關的性能如松裝密度、流動性、壓坯密度及比表面等 粒度的純度和結構(1)霧化介質霧化介質A. 霧化介質類別霧化介質類別: 氣體氣體 空氣空氣 和和惰性氣體惰

11、性氣體（N2，Ar) 液體液體主要用主要用水水。 不同的霧化介質對霧化份末的化學成分、顆粒形狀，結構有很大影響（5）影響二流霧化性能的因素）影響二流霧化性能的因素B. 霧化介質的選擇霧化介質的選擇 空氣作霧化化介質：空氣作霧化化介質： 在霧化過程中氧化不嚴在霧化過程中氧化不嚴重或霧化后經還原處理可脫氧的金屬如銅、鐵重或霧化后經還原處理可脫氧的金屬如銅、鐵和碳鋼等和碳鋼等采用惰性氣體霧化：采用惰性氣體霧化： 可以減少金屬液的可以減少金屬液的氧化和氣體溶解，防止粉末氧化。用于噴氧化和氣體溶解，防止粉末氧化。用于噴制鉻粉以及含元素的合金鋼粉或鎳基、鈷制鉻粉以及含元素的合金鋼粉或鎳基、鈷基超合金基超合

12、金 Cr 、Mn、S Si、V、Ti、Zr等活等活性金屬。性金屬。C.用水作霧化介質的特點(1)水的熱容比氣體大得多，對金屬液滴的冷卻能力強。水的熱容比氣體大得多，對金屬液滴的冷卻能力強。因此，因此，用水作霧化介質時，粉末多為不規則形狀用水作霧化介質時，粉末多為不規則形狀，同時，同時，隨著霧化壓力的提高，不規則形狀的顆粒愈多，顆粒的隨著霧化壓力的提高，不規則形狀的顆粒愈多，顆粒的晶粒結構愈細。晶粒結構愈細。 (2)內于金屬液滴冷卻速度快，粉末表面氧化大大減少。內于金屬液滴冷卻速度快，粉末表面氧化大大減少。所以，鐵、低碳鋼、合金鋼所以，鐵、低碳鋼、合金鋼多用水霧化。多用水霧化。 氣體霧化易得球形

13、粉，氣體霧化易得球形粉，水霧化得無規則粉水霧化得無規則粉水霧化法不適于活性很大的金屬與合金、超合金等水霧化法不適于活性很大的金屬與合金、超合金等D. 氣體或水的壓力的影響氣體或水的壓力的影響 實踐證明：氣體壓力或水的壓力愈高，實踐證明：氣體壓力或水的壓力愈高，所得粉末愈細。所得粉末愈細。 （5）影響二流霧化性能的因素）影響二流霧化性能的因素A. 金屬液的表面張力和粘度的影響金屬液的表面張力和粘度的影響 金屬液的表面張力大、粘度高，粉末成球形的多，粉金屬液的表面張力大、粘度高，粉末成球形的多，粉末粒度也較粗末粒度也較粗 金屬液的表面張力小、粘度低時，液滴易變形，所得金屬液的表面張力小、粘度低時，

14、液滴易變形，所得粉末多呈不規則形狀，粒度也減小。粉末多呈不規則形狀，粒度也減小。從熱力學觀點看，液滴成球形是最容易的，從熱力學觀點看，液滴成球形是最容易的，因為表面目由能最小，故表面張力愈小，因為表面目由能最小，故表面張力愈小，顆粒形狀偏離球形的可能性愈大顆粒形狀偏離球形的可能性愈大（2）金屬液流）金屬液流溫度和化學成分對液體金屬的表面張力的影響(1)所有金屬，除銅、鎘外，其表面張力都隨溫度所有金屬，除銅、鎘外，其表面張力都隨溫度升高（降低）而降低（增大）。升高（降低）而降低（增大）。(2)氧、氮、碳、硫、磷等活性元素大大降低液金氧、氮、碳、硫、磷等活性元素大大降低液金屬的表面張力。屬的表面張

15、力。 溫度和化學成分對液體金屬粘度的影響(1) 金屬液流的粘度隨溫度升高而減小；金屬液流的粘度隨溫度升高而減小； (2) 金屬液強烈氧化時，粘度大大提高，金屬中含有金屬液強烈氧化時，粘度大大提高，金屬中含有硅、鋁等元素也使粘度增加；硅、鋁等元素也使粘度增加； (3) 合金熔體的粘度隨成分變化的規律是：合金熔體的粘度隨成分變化的規律是： A. 固態或液態下都互溶的二元合金固態或液態下都互溶的二元合金，其粘其粘度介于兩種金屬之間；度介于兩種金屬之間；B.B.液態合金在有穩定化合物存在的成分下液態合金在有穩定化合物存在的成分下粘度最大；粘度最大；C.C.共晶成分的液態合金粘度最小共晶成分的液態合金粘

16、度最小。B. 金屬液過熱溫度的影響在霧化壓力和噴嘴相同時，金屬液過熱溫度愈高，在霧化壓力和噴嘴相同時，金屬液過熱溫度愈高，細粉末多，愈容易得球形粉末。細粉末多，愈容易得球形粉末。溫度高的液滴冷凝過程長，表面張力收縮液溫度高的液滴冷凝過程長，表面張力收縮液滴表面的作用時間長，容易得到球形粉末。滴表面的作用時間長，容易得到球形粉末。特別是水霧化時，增加過熱溫度，總是增加特別是水霧化時，增加過熱溫度，總是增加球狀粉末。球狀粉末。生產上按金屬與合金的熔點選擇過熱溫度生產上按金屬與合金的熔點選擇過熱溫度低熔點金屬（錫、鉛、鋅等低熔點金屬（錫、鉛、鋅等)為為50一一100，銅合金為銅合金為100一一150

17、，鐵及合金鋼為鐵及合金鋼為150250。C.金屬液流直徑的影響霧化壓力及其他工藝參數不變時金屬液流霧化壓力及其他工藝參數不變時金屬液流直徑愈細，細粉末愈多。直徑愈細，細粉末愈多。當其他條件相同時，金屬液流直徑愈小，其他條件相同時，金屬液流直徑愈小，單位時間內進入霧化區域的熔體量愈小。單位時間內進入霧化區域的熔體量愈小。所以，對大多數金屬和合金來說，減小金所以，對大多數金屬和合金來說，減小金屬液流直徑，會增加細粉產出率。屬液流直徑，會增加細粉產出率。對某些合金例如鐵鋁合金，金屬液流要有適當直徑，過小時，細粉產出率反而降低。金屬液流直徑太小還會引起：金屬液流直徑太小還會引起：(1)降低霧化粉末生產

18、率；降低霧化粉末生產率；(2)容易堵塞漏嘴；容易堵塞漏嘴；(3)使金屬液流過冷，反而不易得到細粉末，或者難以使金屬液流過冷，反而不易得到細粉末，或者難以得到球形粉末。得到球形粉末。在霧化的氧化介質中，液滴表面形成了高熔點的氧化鋁，氧化鋁的量隨液流直徑減小而增多，液流粘度增高，因而粗粉增多。（5）影響二流霧化性能的）影響二流霧化性能的因素因素 金屬液流長度短，噴射長度短，噴射角金屬液流長度短，噴射長度短，噴射角度適當，都能充分利用氣流賦予金屬液流的度適當，都能充分利用氣流賦予金屬液流的動能，從而對霧化過程有利。動能，從而對霧化過程有利。 液滴飛行距離液滴飛行距離較長，有利于形成球形顆粒，粉末粒度

19、也較較長，有利于形成球形顆粒，粉末粒度也較粗。粗。 （3）霧化裝置）霧化裝置三、霧化法三、霧化法 霧化法包括 二流霧化法，分二流霧化法，分氣體霧化氣體霧化和水霧化。和水霧化。借助高壓水流或借助高壓水流或高壓氣流的沖擊來破碎液流。高壓氣流的沖擊來破碎液流。 離心霧化：離心霧化：分旋轉圓盤霧化、旋轉分旋轉圓盤霧化、旋轉 電極霧化、旋轉坩電極霧化、旋轉坩堝霧化等。借助于堝霧化等。借助于離心力破碎液流。離心力破碎液流。 真空霧化：在真空中的霧化。真空霧化：在真空中的霧化。 超聲波霧化：利用超聲波能量來實現液流的破碎超聲波霧化：利用超聲波能量來實現液流的破碎。 離心霧化法離心霧化法離心霧化法是借助離心力

20、的作用將液態離心霧化法是借助離心力的作用將液態金屬破碎為小液滴，然后凝固為固態粉金屬破碎為小液滴，然后凝固為固態粉末顆粒的方法。末顆粒的方法。1974年，首先由美國提年，首先由美國提出旋轉電極霧化制粉法，后來又發展了出旋轉電極霧化制粉法，后來又發展了旋轉錠模、旋轉園盤等離心霧化方法。旋轉錠模、旋轉園盤等離心霧化方法。1. 旋轉圓盤霧化這種方法可以噴制鐵、鋼等粉末。從漏嘴（6-8mm）流出的金屬液流，被具有一定壓力（0.4-0.8MPa）的水引至轉動的圓盤上，被園盤上特殊的葉片所擊碎，并迅速冷卻成粉末。通過改變圓盤的轉數(15003500轉分)、葉片的形狀和數目，可以調節粉末的粒度。還可以借助氦

21、氣浪沖擊已生成的粉末顆粒來強化凝固，使凝固速度達到104-106/s.2.旋轉坩堝霧化旋轉坩堝霧化 有一根固定電極和一個旋轉水冷坩堝，電極和坩堝內的金屬之間產生電弧是金屬熔化。坩堝旋轉速度為3000-4000r/min。在離心力作用下，熔融金屬在坩堝出口處被粉碎成粉末而被排出。 適于制取鋁合金、鈦合金和鎳合金粉末。3. 旋轉電極霧化霧化的金屬和合金作為旋轉自耗電極，霧化的金屬和合金作為旋轉自耗電極，通過固定的鎢電極發生電弧使金屬和通過固定的鎢電極發生電弧使金屬和合金熔化。合金熔化。當自耗電極快速旋轉時，離心力使熔當自耗電極快速旋轉時，離心力使熔化了的金屬或合金碎成細滴狀飛出。化了的金屬或合金碎

22、成細滴狀飛出。旋轉電極轉速每分鐘旋轉電極轉速每分鐘1000025000轉，電流強度為轉，電流強度為400800A。一般一般生產的粉末介于生產的粉末介于30500微米之間微米之間旋轉電極霧化不受熔化坩堝及其他的旋轉電極霧化不受熔化坩堝及其他的污染，生產的粉末很純，粉末形狀一污染，生產的粉末很純，粉末形狀一般為球形。般為球形。用于霧化無氧金屬、難熔金屬、鋁合用于霧化無氧金屬、難熔金屬、鋁合金、鈦合金、不銹鋼以及超合金等。金、鈦合金、不銹鋼以及超合金等。 三、霧化法三、霧化法 霧化法包括 二流霧化法，分二流霧化法，分氣體霧化氣體霧化和水霧化。和水霧化。借助高壓水流或借助高壓水流或高壓氣流的沖擊來破碎液流。高壓氣流的沖擊來破碎液流。 離心霧化：離心霧化：分旋轉圓盤霧化、旋轉分旋轉圓盤霧化、旋轉 電極霧化、旋轉坩電極霧化、旋轉坩堝霧化等。借助于堝霧化等。借助于離心力破碎液流。離心力破碎液流。 真空霧化：在真空中的霧化。真空霧化：在真空中的霧化。 超聲波霧化：利用超聲波能量來實現液流的破碎超聲波霧化：利用超聲波能量來實現液流的破碎。 真空霧化真空霧化 基本原理：液態金屬在一定壓力下用氣體（如氫)過飽和，然后使其在真空狀態下快速地去飽和，使氣體膨脹而形成細的粉末噴射流。真空霧化又稱真空溶氣霧