金屬粉末生產方法

一、霧化法

霧化法是通過高速流體（氣體或液體）將熔融金屬破碎成細小液滴，再冷卻凝固成粉末的方法，適用于鐵、鋁、銅、鈦等多種金屬及合金，是最主流的金屬粉末生產方法。

1. 氣霧化法流程

原料準備：選用高純度金屬原料（如金屬錠、廢料），去除表面雜質，按配方稱重配比（若生產合金）。

熔融階段：將原料放入感應爐或電弧爐中，在惰性氣體（如氬氣）保護下加熱至熔融狀態，確保溫度高于金屬熔點 50–100℃，形成均勻熔體。

霧化過程：熔融金屬通過坩堝底部的漏嘴流出，形成金屬液流；同時，高壓氣體（如氮氣、空氣）從霧化噴嘴高速噴出，將液流沖擊破碎成細小液滴。液滴在飛行過程中與冷卻氣體接觸，快速凝固成粉末顆粒。

粉末收集與分級：凝固后的粉末隨氣流進入收集裝置（如旋風分離器、布袋除塵器），分離出不同粒徑的粉末。對粉末進行篩分或氣流分級，得到目標粒度范圍的產品。

后處理：若需降低氧含量，可在真空或惰性氣體氛圍中進行退火處理；部分場景需進行表面改性（如涂覆抗氧化層）。

2. 水霧化法流程

核心差異：用高壓水（而非氣體）作為霧化介質，冷卻速度更快，粉末顆粒形狀多為不規則狀，適用于鋼鐵、銅等對球形度要求不高的粉末。

關鍵步驟：水霧化噴嘴設計需防止金屬氧化，收集的粉末需脫水、干燥（如真空干燥），避免生銹。

二、還原法

通過還原劑（如氫氣、一氧化碳、碳）將金屬氧化物還原為金屬粉末，用于制備鐵、銅、鎢等粉末。

原料制備：制備高純度金屬氧化物（如氧化鐵、氧化銅），可通過化學沉淀、煅燒等方法獲得。

還原反應：將金屬氧化物與還原劑（如氫氣）混合，放入還原爐（如管式爐、回轉爐）中，在一定溫度（如 500–1000℃）下進行還原反應。

破碎與篩分：還原后的金屬塊（或海綿狀金屬）需通過球磨機、顎式破碎機等設備破碎成粉末，再篩分得到目標粒度。

除雜與純化：去除殘留的還原劑或氧化物雜質，可通過酸洗（如鹽酸）、退火等工藝提高粉末純度。

三、電解法

利用電解原理從金屬鹽溶液中沉積出金屬粉末，用于制備高純度銅、鎳、鐵等粉末。

電解液制備：配置金屬鹽溶液（如硫酸銅溶液用于制銅粉），調節 pH 值、溫度、濃度等參數，確保電解過程穩定。

電解沉積：將陽極（金屬板）和陰極（導電基板）浸入電解液中，通入直流電，金屬離子在陰極還原沉積形成粉末狀沉積物。陰極電流密度、溫度、電解液流速等參數影響粉末粒度和形貌（如高電流密度易生成細粉末）。

粉末收集與處理：從陰極剝離沉積物，清洗去除電解液殘留，干燥后通過研磨、篩分得到粉末。

純化：電解粉末純度極高（可達 99.9% 以上），一般無需復雜純化，但需控制干燥過程中的氧化。

四、機械合金化法

通過高能球磨使金屬粉末在機械力作用下混合、合金化，用于制備復合粉末或納米粉末。

原料混合：將不同金屬粉末（或金屬與陶瓷等）按比例裝入球磨罐，加入研磨介質（如鋼球、瑪瑙球），球料比通常為 5:1–10:1。

高能球磨：在惰性氣體保護下（防止氧化），球磨機高速旋轉，研磨球撞擊、碾壓粉末，使其破碎、冷焊、擴散形成合金粉末或納米結構。球磨時間可達數十小時至數天，需控制溫度（避免過熱團聚）。

后處理：球磨后的粉末可能團聚，需過篩或退火處理，改善流動性和性能。

五、化學氣相沉積法（CVD）

通過氣相化學反應生成金屬粉末，用于制備納米金屬粉末或涂層。

氣體制備：選擇金屬有機化合物（如六羰基鎢）或金屬鹵化物作為前驅體，與還原劑（如氫氣）混合，加熱氣化。

沉積反應：混合氣體通入反應室，在高溫（或等離子體輔助）下分解，金屬原子沉積形成納米級粉末顆粒。

收集與純化：粉末隨氣流進入收集裝置，需防止團聚（如用惰性氣體快速冷卻），純化后得到高純度納米粉末。