物理法粉体球形化技术有哪些？

日期：2022-07-13 浏览次数：次

随着工业(ye)的(de)发展，粉体(ti)(ti)技术(shu)(shu)特别是(shi)颗(ke)粒(li)球化(hua)整(zheng)形(xing)技术(shu)(shu)及装备(bei)(bei)越来越受到(dao)产业(ye)的(de)重视(shi)，球形(xing)粉体(ti)(ti)因具有高(gao)(gao)比表面积(ji)、高(gao)(gao)振(zhen)实密度(du)、良好的(de)流动性等(deng)(deng)一般粉体(ti)(ti)不具备(bei)(bei)的(de)优点而广泛应用于锂离子(zi)(zi)电池、食品(pin)、医药、化(hua)工、建材、矿业(ye)、微电子(zi)(zi)、３Ｄ打印等(deng)(deng)行业(ye)，逐渐成为(wei)不可替代的(de)新材料，高(gao)(gao)品(pin)质的(de)球形(xing)颗(ke)粒(li)的(de)制(zhi)备(bei)(bei)一直(zhi)是(shi)行业(ye)的(de)重点与(yu)难点。

物理法粉体球形化技术有哪些？

球形(xing)粉体颗粒

目前行业内应用物理方法制(zhi)备球(qiu)化(hua)颗粒的技术较多(duo)，主(zhu)要包括高温(wen)法和塑(su)性变形法(fa)等，以下将(jiang)重点(dian)介绍这(zhei)些技(ji)术的优势及主要(yao)应用(yong)领(ling)域。

典型(xing)物理法球形(xing)技术

一、高温法(fa)

高(gao)温法在(zai)(zai)高(gao)温球化、超(chao)细(xi)-纳米材料合成、等(deng)离子体喷涂等(deng)方面具有重要用途，尤其(qi)在(zai)(zai)球形硅微(wei)粉行业(ye)中得到(dao)广泛应(ying)用(yong)。该方法的(de)特点是产品(pin)颗粒的(de)振实密度、球化率和流动性均高(gao)于原料颗粒的(de)，且生(sheng)产过(guo)程环(huan)保，对环(huan)境(jing)损(sun)害(hai)小，但(dan)仍(reng)存(cun)在产率低、难以进行连续加工(gong)生(sheng)产等缺点。

几种高(gao)温法球形化技(ji)术(shu)的特(te)点见(jian)下表：

物理法粉体球形化技术有哪些？

直流电弧等离子体系统装置

制备难熔金属纳(na)米粉(fen)的直(zhi)流(liu)电弧(hu)等(deng)离(li)子(zi)体系统装置

二、高速气流冲击球化(hua)法

现(xian)阶(jie)段高(gao)速(su)气流冲击球化法具有分(fen)级(ji)精度(du)高(gao)、分(fen)级(ji)精度(du)可调、产能较大等优势，因(yin)此在天然石(shi)墨(mo)、人造(zao)石(shi)墨(mo)和水泥(ni)颗粒球(qiu)化整形(xing)处理(li)领域广泛使用(yong)。

该方法(fa)的原理如下：高(gao)速气流冲击粉碎(sui)机利用(yong)(yong)围绕(rao)水平(ping)或垂直轴高(gao)速旋转(zhuan)的回转(zhuan)体，使物料受(shou)到来自高(gao)速气流、锤头的碰撞、摩擦(ca)和剪切等(deng)一系列作用(yong)(yong)而获得超细粉，之后通过(guo)分(fen)级(ji)收(shou)集得到合格物料。其关(guan)键是(shi)通过(guo)控制磨盘转(zhuan)速、分(fen)级(ji)轮转(zhuan)速、球化(hua)时间、风量、锤头高(gao)度和齿圈形状等(deng)参数实现对颗粒球形率、振(zhen)实密度、球化产率、粒径分布等产品指(zhi)标的提升。

以(yi)天然鳞片石墨(mo)的球化(hua)过程为例，大(da)致(zhi)分为４个(ge)步骤，即(ji)弯(wan)曲(qu)—成球—吸附(fu)—紧(jin)实。

天然鳞片石墨的球化过程

天(tian)然(ran)鳞(lin)片(pian)石墨的球(qiu)化过程(cheng)

现存的大多数高速气流整形(xing)机加(jia)工之后的颗粒(li)粉(fen)体(ti)(ti)球形(xing)率、振实密度等指标不能(neng)很好地与加(jia)工产率进行兼顾等问题亟待(dai)解决。

几种应用广泛的球形粉(fen)体

一(yi)、锂离子电池(chi)负极材料粉(fen)体(ti)

天(tian)然石(shi)墨(mo)(mo)具(ju)有(you)易获(huo)取和优异的(de)电(dian)化(hua)(hua)学性能等特点(dian)，广(guang)泛应用在(zai)锂离子电(dian)池负极材料中。人造石(shi)墨(mo)(mo)具(ju)有(you)循环性能好、成本低和结构稳定等优点(dian)，因此逐(zhu)渐成为研究的(de)重点(dian)。球形(xing)石(shi)墨(mo)(mo)具(ju)有(you)高速率容量、高库仑效(xiao)率、低不可逆容量、粒度分布集中、比表面积小和振实密度大等优势，现(xian)阶段天(tian)然鳞片(pian)石(shi)墨(mo)(mo)和人造石(shi)墨(mo)(mo)主要通过高速气流(liu)冲击(ji)等方式得到球形(xing)石(shi)墨(mo)(mo)，可提(ti)升(sheng)电(dian)化(hua)(hua)学性能。

球形石墨用于锂离子电池

球形石墨(mo)用于(yu)锂离子(zi)电池(chi)

二、球形硅微粉(fen)

球形(xing)硅微(wei)粉形(xing)状好，化学纯度高，放(fang)射性元素含量(liang)低，其应(ying)用(yong)(yong)能(neng)极(ji)大(da)地(di)降低塑封料(liao)(liao)的(de)热膨(peng)胀(zhang)系数、改善(shan)塑封料(liao)(liao)的(de)热稳定性等独特(te)的(de)优势，因此大(da)规模应(ying)用(yong)(yong)于集成电路的(de)生(sheng)产(chan)，是(shi)集成电路中最主要的(de)封装(zhuang)填充材(cai)料(liao)(liao)。

球形硅微粉(fen)主要(yao)通过高(gao)温等离(li)子体熔融法、高(gao)温熔融喷射法、气体燃烧(shao)火焰法、气相法、沉淀(dian)法等方法进行制备。

物理法粉体球形化技术有哪些？

球形硅微粉用于集成电路

球形硅(gui)微(wei)粉用于集成电(dian)路

三(san)、球形(xing)水泥(ni)粉体

普通(tong)水(shui)(shui)泥(ni)具有多孔(kong)的(de)特性(xing)，且孔(kong)隙结构复(fu)杂，在(zai)水(shui)(shui)化反(fan)应中会降低(di)流动性(xing)并逐渐(jian)硬化。将普通(tong)水(shui)(shui)泥(ni)球化得到球形水(shui)(shui)泥(ni)可在(zai)以下(xia)几个方面提(ti)(ti)(ti)升(sheng)(sheng)材料的(de)物理性(xing)能：降低(di)需水(shui)(shui)性(xing)、降低(di)孔(kong)隙率、提(ti)(ti)(ti)升(sheng)(sheng)流动性(xing)、提(ti)(ti)(ti)升(sheng)(sheng)水(shui)(shui)泥(ni)强度。

现阶(jie)段球形(xing)水泥的制(zhi)备主要(yao)使(shi)用高速气流(liu)冲击球化法，相较于(yu)球磨(mo)机，可(ke)提高(gao)颗粒球形(xing)度、比(bi)表(biao)面积和(he)振实(shi)密(mi)度等。

四(si)、球形难熔金属粉(fen)体

难熔金属指熔点高(gao)于1650℃并(bing)有(you)一定储量的(de)金属，主要有(you)钨、钛、钼等，并(bing)广泛应用于航空(kong)航天(tian)、热(re)喷涂层、3D打(da)印、生物(wu)医疗等领域。与传统金属粉末相比，金属球形(xing)粉末具有(you)球形(xing)度高(gao)、流动(dong)性(xing)好、松装密度高(gao)等优(you)异性(xing)能(neng)，目前(qian)高(gao)性(xing)能(neng)球形(xing)金属粉体原料是限制行业发展的(de)重要因素(su)。

目前利用传统(tong)技术生产(chan)球形(xing)颗粒球化(hua)率低、团聚现象严重(zhong)、易氧化(hua)，而使(shi)用射频等离(li)子(zi)体(ti)进(jin)行加工(gong)，所得样品(pin)的(de)(de)(de)流动(dong)性(xing)好，振实密度、松装密度、球(qiu)化(hua)(hua)率也(ye)较原料有了大(da)幅(fu)提(ti)高。提(ti)高超细难熔金属粉的(de)(de)(de)性(xing)能，减(jian)小制备(bei)过程的(de)(de)(de)污染排放，降低热等离子体法生产成本，推进(jin)该技术的(de)(de)(de)大(da)规模的(de)(de)(de)工(gong)业化(hua)(hua)生产是未来的(de)(de)(de)发展方向。

物理法粉体球形化技术有哪些？