Avec le développement rapide de l'industrie moderne et des technologies de pointe, les exigences de performance relatives aux matériaux en poudre deviennent de plus en plus strictes. Ces matériaux doivent présenter des niveaux d'impuretés extrêmement faibles et une grande finesse. la taille des particules, et une distribution granulométrique étroite. La morphologie des particules est également devenue un indicateur de qualité essentiel. La poudre sphérique se distingue par sa taille uniforme, sa surface lisse et son excellente fluidité. Grâce à ces avantages, elle est aujourd'hui largement utilisée dans les applications industrielles de pointe.
Comparé aux poudres irrégulières, poudres sphériques Elles présentent des avantages indéniables. Leur morphologie régulière et la réduction des défauts de surface diminuent considérablement l'usure des moules lors de la transformation. Les poudres sphériques présentent généralement une granulométrie plus étroite et plus uniforme. la taille des particules Leur excellente fluidité améliore le tassement, ce qui est particulièrement avantageux en métallurgie des poudres, où elle permet d'accroître sensiblement la densité des pièces formées. Lors du frittage, les poudres sphériques se rétractent de façon plus uniforme, facilitant et fiabilisant le contrôle de la granulométrie.
Graphite sphérique
La sphéroïdisation du graphite naturel est principalement obtenue par mise en forme mécanique des particules de graphite naturel afin d'obtenir des morphologies sphériques ou quasi sphériques. Grâce à son faible coût, à l'abondance de ses ressources et à ses caractéristiques de charge-décharge adéquates, le graphite naturel occupe une place importante sur le marché des matériaux d'anode. Cependant, sa capacité réversible relativement faible et sa faible stabilité cyclique limitent son application dans les batteries lithium-ion.
De nombreuses études ont démontré que la transformation du graphite naturel en particules sphériques ou quasi sphériques améliore considérablement ses performances électrochimiques. Le graphite naturel sphérique présente une surface spécifique plus faible et une densité apparente plus élevée, ce qui se traduit par une efficacité coulombique initiale supérieure, une capacité réversible plus importante et une stabilité cyclique accrue. De ce fait, il est aujourd'hui largement utilisé comme matériau d'anode pour les batteries lithium-ion.
Micropoudre de silicium sphérique
La micropoudre de silicium sphérique présente une excellente morphologie particulaire et une haute chimique Sa pureté et sa faible teneur en éléments radioactifs permettent de réduire significativement le coefficient de dilatation thermique des composés de moulage époxy et d'améliorer leur stabilité thermique, ce qui en fait une charge essentielle dans le conditionnement des circuits intégrés.
La micropoudre de silicium sphérique est principalement produite par des méthodes telles que la fusion au plasma à haute température, les procédés de pulvérisation fondue, la combustion à la flamme de gaz, la synthèse en phase vapeur et la précipitation.
Poudres métalliques réfractaires sphériques
Les métaux réfractaires sont définis comme des métaux dont le point de fusion est supérieur à 1 650 °C et qui disposent de réserves importantes ; on y trouve notamment le tungstène, le titane et le molybdène. Ces matériaux sont largement utilisés dans l’aérospatiale, les revêtements par projection thermique, la fabrication additive (impression 3D) et les applications biomédicales.
Comparées aux poudres métalliques classiques, les poudres métalliques sphériques offrent une sphéricité supérieure, une meilleure fluidité et une densité apparente plus élevée, ce qui les rend de plus en plus importantes en science des matériaux avancés. Cependant, la disponibilité de poudres métalliques réfractaires sphériques hautes performances demeure un obstacle majeur pour l'industrie.
Les méthodes de production traditionnelles entraînent souvent de faibles taux de sphéroïdisation, une forte agglomération et une oxydation facile. À l'inverse, le traitement par plasma radiofréquence améliore considérablement la fluidité, la masse volumique apparente et le taux de sphéroïdisation des poudres. À l'avenir, les principaux axes de développement seront l'amélioration des performances des poudres, la réduction de l'impact environnemental, la diminution des coûts de traitement par plasma et la promotion d'une industrialisation à grande échelle.
Poudres sphériques d'oxyde métallique
Oxyde de magnésium sphérique
Les performances des produits à base d'oxyde de magnésium sont étroitement liées à la morphologie et à la taille de la poudre brute. Parmi les différentes formes de particules, les particules sphériques de MgO présentent une morphologie régulière, une grande uniformité, une surface spécifique relativement importante et une excellente sphéricité. Ces caractéristiques améliorent considérablement l'adsorption, la conductivité thermique et les performances catalytiques.
Dans les matériaux de gestion thermique, l'oxyde de magnésium sphérique offre une densité de remplissage plus élevée. Associé au PVC, il permet d'obtenir des matériaux à conductivité thermique supérieure.
Alumine sphérique
L'alumine est un matériau chimique de haute performance. Elle peut être préparée par diverses méthodes, notamment le broyage à billes, le traitement plasma, l'hydrolyse, la synthèse sol-gel, la précipitation et les techniques hydrothermales. Ces méthodes permettent d'obtenir des poudres d'alumine de morphologies variées : bâtonnets, tubes, plaquettes, fibres, fuseaux et sphères.
Parmi ces poudres, les poudres d'alumine sphériques se distinguent par leur morphologie unique. Elles offrent une excellente fluidité, une surface spécifique élevée et une masse volumique importante. De ce fait, l'alumine sphérique présente des performances exceptionnelles dans les secteurs de l'électronique, de la chimie et de la défense. Ses principaux avantages comprennent la résistance à la corrosion, la stabilité à haute température, la résistance aux acides et aux bases, la résistance à l'usure, la résistance à l'oxydation, une dureté élevée et une dispersion aisée.
Technologies de broyage et de mise en forme pour la préparation de poudres sphériques
La production de poudres sphériques ne repose pas uniquement sur des méthodes chimiques ou de fusion à haute température. À l'échelle industrielle, les procédés de préparation physique, basés sur le broyage mécanique, la mise en forme et le classement, sont devenus la norme grâce à leur fonctionnement en continu, leurs coûts maîtrisables et leur large applicabilité. Ces méthodes sont particulièrement adaptées aux micropoudres sphériques de graphite, d'alumine et de silicium.
Lors du broyage, les particules subissent un cisaillement, une collision et un frottement intenses sous l'effet d'une rotation à grande vitesse ou d'un flux d'air à haute vitesse. Les arêtes vives disparaissent progressivement et les particules, initialement en forme de flocons, d'aiguilles ou irrégulières, évoluent vers des formes équiaxes. En contrôlant précisément l'énergie apportée, le temps de séjour et la taille de la passe de broyage, il est possible d'obtenir une mise en forme sans sur-broyage, condition essentielle à la production de poudres sphériques.
L'équipement de sphéroïdisation courant comprend :
- Broyeurs à classification d'air (ACM): Broyage et classification intégrés, idéaux pour les matériaux nécessitant une sphéricité élevée et une distribution granulométrique étroite, tels que le graphite sphérique et l'alumine.
- Systèmes de broyeur à boulets et de classification pneumatique: Mise en forme douce par action à faible impact et à fort cisaillement, adaptée à la production continue à grande échelle
- Jet Mills opposé / Moulins à jet plat: Mécanisme d'auto-broyage particule-particule à faible contamination, idéal pour les poudres de haute pureté.
- Modificateurs de forme : Équipements de post-traitement dédiés pour améliorer le taux de sphéroïdisation, la densité apparente et la fluidité
Grâce à la combinaison synergique du broyage, du classement de précision et de la modification de surface, les poudres sphériques atteignent une sphéricité supérieure. La densité apparente est nettement améliorée, la surface spécifique est efficacement réduite et la fluidité et la dispersion sont optimisées. Ces avantages répondent aux exigences élevées des batteries au lithium, des boîtiers électroniques, des matériaux de gestion thermique et de la fabrication additive.
Conclusion:
La valorisation des poudres sphériques repose sur une intégration poussée des équipements et de l'expertise des procédés.
Du graphite sphérique à l'alumine sphérique, et de la micropoudre de silicium aux poudres de métaux réfractaires, la sphéricité ne se limite pas à un simple changement de forme. Elle représente une amélioration globale des performances, du potentiel d'application et de la valeur du produit. Cette transformation repose sur des technologies de broyage et de mise en forme fiables, et s'appuie également sur une vaste expérience en ingénierie.
Poudre épique Spécialisée depuis plus de 20 ans dans le broyage, le classement et la mise en forme de poudres ultrafines, notre entreprise propose des solutions sur mesure adaptées aux caractéristiques spécifiques des matériaux. Nous fournissons des systèmes de production de poudres sphériques personnalisés, des essais en laboratoire à la fabrication industrielle à grande échelle. Nos équipements de broyage haute performance et notre contrôle précis du classement garantissent des taux de sphéroïdisation élevés, une densité apparente supérieure et une homogénéité stable du produit. Ainsi, les poudres fines révèlent tout le potentiel des matériaux de pointe.
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— Publié par Emily Chen