金属粉末的制备方法

目前工业生产粉末的方法达数十种，但就生产过程的实质分析，主要分为机械法和物理化学法两大类，既可从固、液、气态金属直接细化获得，又可从其不同状态下的金属化合物经还原、热解、电解转变制取。难熔金属的碳化物、氮化物、硼化物、硅化物一般可直接用化合或还原－化合方法制取。因制取方法不同，同一种粉末的形状、结构和粒度等特性常常差别很大。

不同方法生产的金属粉末形状

金属粉末生产方法的选择取决于原材料、粉末类型、粉末材料的性能要求和粉末的生产效率等。随着粉末冶金产品的应用越来越广泛，对粉末颗粒的尺寸形状和性能的要求越来越高，因此粉末制备技术也在不断地发展和创新，以适应颗粒尺寸和性能的要求。

机械物理法

机械法是借助于机械外力将金属破碎成所需粒径粉末的一种加工方法，该方法制备过程中材料的化学成分基本不变。目前普遍使用的方法是球磨法和研磨法，其优点是工艺简单、产量大，可以制备一些常规方法难以得到的高熔点金属和合金的超细粉末。

球磨法

机理：球磨法主要分为滚动球法和振动球磨法。该方法利用了金属颗粒在不同的应变速率下产生应变而破碎细化的机理。

应用：此方法主要适用于Sb、Cr、Mn、Fe-Cr合金等粉末的制取。

优缺点：优点是可连续操作，生产效率高，适用于干磨、湿磨，可以进行多种金属及合金的粉末制备。缺点是对物料的选择性不强，在粉末制备过程中分级比较困难。

 研磨法

机理：研磨法是将压缩气体经过特殊喷嘴后，喷射到研磨区，从而带动研磨区内的物料互相碰撞，摩擦成粉；气流膨胀后随物料上升进入分级区，由涡轮式分级器分选出达到粒度的物料，其余粗粉返回研磨区继续研磨，直至达到要求的粒度被分出为止。

应用：被广泛地应用于非金属、化工原料、颜料、磨料、保健药品等行业的超细粉碎中。

优缺点：由于研磨法采用干法生产，从而省去了物料的脱水、烘干等工艺；其产品纯度高、活性大、分散性好，粒度细且分布较窄，颗粒表面光滑。但研磨法也存在设备制造成本高，在金属粉末的生产过程中，必须使用连续不断的惰性气体或氮气作为压缩气源，耗气量较大，只适合脆性金属及合金的破碎制粉等不足。

雾化法

机理：雾化法一般是利用高压气体、高压液体或高速旋转的叶片，将经高温、高压熔融的金属或合金破碎成细小的液滴，然后在收集器内冷凝而得到超细金属粉末，该过程不发生化学变化。雾化法是生产金属及合金粉末的主要方法之一。雾化的方法很多，如双流雾化、离心雾化、多级雾化、超声雾化技术、紧耦合雾化技术、高压气体雾化、层流雾化、超声紧耦合雾化和热气体雾化等。

应用：雾化法通常应用于Fe、Sn、Zn、Pb、Cu等金属粉末的生产，也可用于制取青铜、黄铜、碳钢、合金钢等合金粉末的生产。雾化法满足3D打印耗材金属粉末的特殊要求，图3为德国某厂家不锈钢粉末的微观结构。

优缺点：雾化粉末具有球形度高、粉末粒度可控、氧含量低、生产成本低以及适应多种金属粉末的生产等优点，已成为高性能及特种合金粉末制备技术的主要发展方向，但雾化法具有生产效率低，超细粉末的收得率不高，能耗相对较大等缺陷。

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