单分散液滴逐滴雾化制备球形粉末工艺研究

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球形粉末在3D打印、电子封装、半导体集成电路、新能源等领域有着广泛的应用，上述领域要求粉末材料球形度高、粒径小、粒径分布窄等优良性能，特别是3D打印正在朝着高精度高质量的方向发展，其对粉末的粒度要求近乎苛刻。球形粉末制备方法主要有气雾化法、旋转电极雾化法、旋转盘离心雾化及脉冲微孔法等，上述方法各有优缺点，目前我国球形粉末制备技术相对落后，高质量、微细球形粉末还主要依赖进口。因此开发一种可制备粒径小、粒径分布窄、粒径可控的球形粉末制备新技术意义重大。单分散液滴逐滴雾化法是本课题组自行设计的一种新型球形粉末制备技术，该技术将脉冲微孔喷射法与离心雾化法相结合，通过脉冲微孔喷射均匀液滴在转盘上铺展成一层液膜，转盘高速旋转使液膜通过离心作用破碎成更小的液滴，液滴在飞行过程中由于表面张力作用变为球形，最终冷却成球形粉末。在原脉冲设备基础上增加离心雾化装置完成单分散液滴逐滴雾化设备的搭建，并研究了熔体温度、旋转盘转速、转盘大小及转盘结构等对粉末制备及粒径分布的影响。研究发现粉末的粒径随着旋转盘转速、熔体温度提高而减小；当转盘转速越高、熔体温度相对较低时制得的粉末粒度分布较窄；熔体温度及旋转盘转速对粉末的形貌及球形度影响较大，转速越高得到的粉末粒径越小，粉末球形度及表面形貌越好；转盘结构对粉末的粒径分布影响很大，通过控制实验参数可以使凸状转盘及凹状转盘制得的粉末出现两种粒度分布，平面转盘得到的粉末粒度分布较窄。同时在实验中发现转盘温度过低对雾化过程造成很大的影响，因此增加了感应加热系统，并对转盘结构进行了重新设计，对改造过后的设备进行了调试。实验突破了传统熔融金属的分裂模式，实现了只有当雾化介质为水溶液或有机溶液时才能实现的纤维状分裂，制得粒径分布窄的超微细球形金属粉末。对熔融金属纤维状分裂的形成过程进行了分析，研究了其对粉末制备的影响，发现液流宽度与粉末粒径有着很好的对应关系，可以通过控制液流线的粗细来控制粉末粒径；雾化介质、转盘表面粗糙度对粉末制备也有着重要的影响。

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作者
白兆丰;
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作者单位

大连理工大学;

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授予单位大连理工大学;
学科材料工程
授予学位硕士
导师姓名董伟;
年度 2018
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类物理化学（理论化学）、化学物理学;航天用燃料（推进剂）及润滑剂;
关键词
分散液滴; 雾化; 制备; 球形粉末;

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