球形粉体的一些特性是其他形貌(如不规则、角形、片状等)粉体不具备也无法替代的,粒径平均(单分散)的球形粉体主要优势表现为高流动、高分散、高填充等,适用于对精度、成型、表面质量等有严格要求的应用,如增材制造、先进陶瓷、粉末冶金、电子涂层等。但球形粉体的门槛也高,包括复杂的生产工艺,较高的材料和加工成本支出,最关键的则在于专业技术和高端设备的支撑。湖南天际智慧材料科技有限公司(天际智慧)针对不同材料和应用推出“真空熔炼
气雾化”、“
旋转盘离心雾化”和“
等离子体雾化”三大系列制粉装备,以及基于“燃气火焰球化”和“射频等离子体球化”技术的两大系列粉体改性装备,为中高端球形粉体实现国产替代,降低尖端科研应用领域“卡脖子”风险提供了强大助力!以下就对天际智慧的球形粉体制备和改性技术及装备,以及有基于此的高性能材料中试服务做个简单介绍。
一、制粉
1、真空熔炼气雾化制粉
真空熔炼气雾化制粉装置
01
原理
在真空或气体保护加热条件下,熔炼的金属熔液经过保温中间包坩埚限流导流管,导入高压气体雾化器高速气体射流将金属液体破碎雾化成大量细小的液滴,液滴在沉积冷却过程中表面张力作用下凝固成球形或是亚球形粉末颗粒。
0
2应用领域
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3案例
GH4169分级粉(镍基高温合金)
FeSiAI合金粉末(磁性吸波材料)
2、等离子体雾化制粉
等离子体雾化制粉装置
01
原理
天际智慧掌握射频等离子体、直流转移弧等离子体、直流非转移弧等离子体及微波等离子体应用技术。由于电离气体的导电性,使电弧能量迅速转移并变成气体的热能,形成一种高温气体射流(温度5000℃以上),从而可以用作高强度热源。金属及其合金、陶瓷(丝材、棒材、固转液)通过特殊设计的送料装置使物料经过等离子体枪产生的超高温射流中熔融雾化,最后通过控制冷却速率,得到球形微纳米粉体。
02应用领域
一、金属:Cu、Fe、Al、Mo、W、NiRe、Ta、Ti等及其合金;
二、氧化物:AI2O3、MgO、TiO2、ZrO2、SiO2等;
三、碳化物:WC、TiC、B4C、SiC等;
四、氮化物:GaN、TiN、BN等。
03案例
3、旋转盘离心雾化制粉
旋转盘离心雾化制粉装置
01原理
原材料加热熔炼浇注到保温中间包坩埚,通过限流导出管装置导到高速旋转盘中心,在高速旋转盘上面形成一层沿径向分布熔液薄膜,在离心力的作用下,熔液薄膜到达旋转盘边缘破碎雾化成细小液滴,经过气体冷却凝固凝形成球形粉末。
02参数指标
可制备毫米级颗粒及微米级金属合金粉末材料,粒度均匀且无空心球;大大减少了生产成本和工序耗气量小,且粉末收得率高,产品日产量可达吨级。
03应用领域
可制备1200℃以下熔点的金属及其合金(如:Cu、Ag、AI、Li、Zn、Mg、Sn、Cd等)。
04案例
二、改性
1、燃气火焰球化(600℃-2500℃)
燃气火焰球化装置
01原理
通过特殊设计的燃气燃烧器按照设定的喷射角度和火焰长度喷射高温火焰,在球化室形成高温火焰区;形状不规则的原材料粉末用运载气体(空气)经送粉器喷入高温火焰区,粉末颗粒在高温燃气火焰的灼烧下吸收大量的热,表面迅速融化,并以极高的速度进入反应器在快速气冷和表面张力的双重作用下,冷却凝固成球形粉末后被收集。
02参数指标
球化送粉范围(5-100μm)为优;
最高产能500kg/h;
氧化硅、氧化铝球形度可达98%。
03案例
球化前后对比
2、射频等离子体球化(<5000℃)
射频等离子体球化装置
01原理
在高频电源作用下,氧化或还原性气氛气体、性气体(可附加氢气)被电离,形成稳定的高温气体等离子体;形状不规则的原料粉末用运载(性)气体经送粉器喷入等离子炬中;粉末颗粒在高温等离子体中吸收大量的热,表面迅速熔化,并以极高的速度进入反应器中被气体热交换快速冷却;在表面张力的作用下,冷却凝固成球形粉末,进入收料室中收集。
02参数指标
射频等离子体电源功率:30KW、60KW、100KW、200KW...可选;
电源频率:2.5-7MHZ;
球化率:≥98%
03案例
球化前后对比
三、中试服务
天际智慧的先进微纳米尺度粉体材料和非晶纳米晶体粉体材料制备中试平台可覆盖金属类、陶瓷类、高分子类粉体材料的中试研发装备,包括了:
①粉体材料的制备装备,从微米→亚微米→纳米等不同尺寸材料的全覆盖;
②粉体表面修饰改性的球化致密化装备,从低温→中温→高温材料的全覆盖;
③粉末材料晶体结构处理装备,从多晶→单晶、非晶→纳米晶的全覆盖。
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例如,针对非晶态和纳米晶态材料,平台采用雾化法、快速冷却凝固法和高温法等工艺手段,能够实现多种合金体系的非晶化和纳米晶化处理。通过控制冷却速率和能量输入,可调控材料的晶粒尺寸和非晶含量,以提升材料的力学性能、磁性能和电学性能。再例如,通过等离子球化技术,增加材料致密性,提升材料导热性能。
平台已为多家科研机构和企业提供中试服务,包括:华为、万华化学、中南大学等,基于平台的中试实验和改性工艺优化,帮助客户实现多个材料生产技术研发成功或准备实现产业化。
关于天际智慧
湖南天际智慧材料科技有限公司位于湖南省益阳国家级高新区,特别专注于各种微纳米粉末材料的制备技术研发和生产装备的制造。产品产业链包括高性能粉末材料的制备技术和装备、粉末材料的改性技术和装备、粉末成型制品的烧结和热处理技术和装备等。
公司核心团队在先进智能制造和新材料制备领域有多年研发制造经验,是省科研计划承担单位,国家高新技术企业、省专精特新-小巨人企业,获得省先进技术转化应用大赛三等奖,多届中国创新创业大赛优秀奖,创新研发及生产制造实力雄厚。
公司所生产的装备其应用领域涉及到粉末冶金、磁性材料、陶瓷电容器材料、半导体材料、储能电池材料、制氢储氢材料、锂电回收、光电材料、3DP/MIM/PM、硬质合金、超硬材料、功能陶瓷材料、复合材料、碳材料、金属热处理等产业领域。
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