В связи с быстрым развитием современной промышленности и технологий требования к характеристикам порошковых материалов в различных отраслях становятся всё более строгими. Помимо низкого содержания примесей, размер частицыи узкое распределение размеров частиц, порошки также должны иметь определенную морфологию частиц. Сферический порошокБлагодаря своей превосходной текучести и однородности они широко используются в армированных материалах, покрытиях, керамике и 3D-печати.
Преимущества сферического Порошки
По сравнению с нерегулярными порошками сферические порошки демонстрируют значительные преимущества, главным образом в следующих аспектах:
- Сферические порошки имеют правильную морфологию поверхности с меньшим количеством дефектов, что снижает износ формы в процессе переработки в конечные изделия.
- Распределение их частиц по размерам узкое и более однородное.
- Они демонстрируют отличную текучесть, что улучшает плотность упаковки и существенно повышает компактность формованных деталей в порошковой металлургии.
- В процессе спекания они дают более равномерную усадку, что позволяет эффективнее контролировать размер зерна.
Характеристики применения
Благодаря превосходной морфологии поверхности, распределению частиц по размерам и текучести сферические порошки широко используются в высокотехнологичных отраслях промышленности. Например:
- Сферический микропорошок кремния широко используется в высокотехнологичных отраслях промышленности, таких как корпусирование сверхбольших интегральных схем и сфера электронной информации, благодаря своим выдающимся изоляционным свойствам и термостойкости;
- Сферический титановый порошок и его сплавы выделяются в современной порошковой металлургии, лазерной аддитивной технологии и термическом напылении благодаря своей высокой сферичности, хорошей сыпучести, высокой плотности утряски, низкому содержанию кислорода (<0,15 wt%) и мелкому размеру частиц;
- Сферический вольфрамовый порошок обладает превосходной текучестью, высокой насыпной плотностью и плотностью после утряски, а также низким содержанием кислорода, что делает его чрезвычайно ценным для применения в катодной эмиссии, пористых материалах и сверхтонких твердых сплавах.
Технологии приготовления сферических порошков
Обработка сферических порошков является неотъемлемой частью современной промышленности и технологий. Она улучшает свойства поверхности и физические характеристики, повышает точность и эффективность производства, оптимизирует функциональность материалов, снижает энергопотребление и способствует развитию экологичного производства.
В настоящее время сферические приготовление порошка Методы в основном включают в себя:
- Традиционные физические методы (механическая формовка, распылительная сушка)
- Химическая методы (газофазные химические реакции, осаждение, гидротермальный синтез, золь-гель и микроэмульсия)
- Методы высокотемпературной плавки (плазменная сфероидизация, распыление, сфероидизация пламени горения)
Сравнительный анализ технологий сферических порошков
| Метод приготовления сферического порошка | Защита окружающей среды | Чистота продукта | Расходы | Сложность процесса | |
| Физический метод | Метод механического формования | Высокий | Низкий | Низкий | Простой |
| Физический метод | Метод распыления | Общий | Зависит от качества сырья и растворителей | Выше | Более сложный |
| Химический метод | Метод газофазной химической реакции | Общий | Зависит от условий реакции и качества сырья | Выше | Более сложный |
| Химический метод | Метод осаждения | Общий | Зависит от условий реакции и качества сырья | Ниже | Простой |
| Химический метод | Золь-гель метод | Выше | Зависит от условий реакции и качества сырья | Ниже | Простой |
| Химический метод | Метод микроэмульсии | Общий | Высокий | Ниже | Простой |
| Химический метод | Гидротермальный метод | Выше | Высокий | Ниже | Простой |
| Метод высокотемпературной плавки | Метод сфероидизации плазмы | Выше | Высокий | Выше | Более сложный |
| Метод высокотемпературной плавки | Метод распыления | Выше | Высокий | Ниже | Простой |
| Метод высокотемпературной плавки | Метод сфероидизации пламени горения газа | Выше | Зависит от сырья, соотношения газовой смеси, температуры и т. д. | Выше | Более сложный |
Традиционные физические методы
Традиционные физические методы Используют широкодоступное и недорогое сырье с потенциалом для индустриализации, но требуют высоких стандартов оборудования и часто не гарантируют стабильных характеристик частиц. Они подходят в основном для продуктов с более низкими требованиями к качеству. Дальнейшие усовершенствования могут включать автоматизацию и интеллектуальные производственные технологии, такие как передовые системы управления, машинное обучение и искусственный интеллект.
Химические методы
Химические методы Можно добиться однородного размера частиц и высокой чистоты, но обычно требуется большое количество химических реагентов (например, поверхностно-активных веществ, осадителей). Эти процессы часто сталкиваются с трудностями удаления органических примесей и предотвращения агломерации, что затрудняет крупномасштабное производство.
Методы высокотемпературной плавки
Методы высокотемпературной плавки подходят для тугоплавких порошков, но требуют точного контроля температурного поля. Кроме того, в процессе плавления могут образовываться вредные побочные продукты, что создаёт экологические проблемы. Дальнейшие разработки должны быть направлены на экологически чистые, устойчивые технологии, минимизирующие отходы и использующие более экологичное сырье, в соответствии с мировыми тенденциями в области экологичного производства.
Заключение
Подводя итог, можно сказать, что каждый метод сфероидизации имеет свои преимущества и недостатки. Выбор метода зависит от таких факторов, как требования к применению, энергопотребление, свойства материала и стоимость. Надлежащий контроль процесса и оптимизация оборудования имеют решающее значение для обеспечения экологической устойчивости, чистоты продукта и экономической эффективности.