航空航天精密零件、生物医疗、高性能电子产品…这些尖端制造的背后,都离不开一类核心材料—高纯度、高球形度的金属粉末。当传统雾化技术难以满足日益严苛的性能需求,一场金属粉体制备技术的革新浪潮正悄然兴起。
传统雾化的瓶颈:难以跨越的高端门槛
目前主流的气雾化与水雾化技术已显疲态:
水雾化制粉是通过高压水流冲击熔融金属液流,使其破碎成细小液滴并快速冷却凝固的工艺,水雾化成本低、效率高,但粉末形状不规则、氧含量高,困于中低端市场。
气雾化制粉则利用高速惰性气体(如氩气)破碎金属液流,气雾化(VIGA/EIGA) 能产出高球形度(>90%)、低氧(<0.2%)粉末,却深陷三大困局:
空心粉缺陷:气体动能不足导致液滴冷却不均,影响致密度
细粉收率低:<20μm粉末收率不足30%
能耗居高不下:能量转换效率低于40%
破局者:四大先进工艺的崛起
1.等离子旋转电极法(PREP):纯净度王者
金属棒料高速旋转,被等离子弧熔化的端面在离心力作用下飞溅成液滴,瞬间冷却为球形粉末。
优势:氧含量<0.15%,几乎无空心粉,球形度极佳,完美适配3D打印
挑战:细粉(<45μm)量产难,成本达气雾化3倍
代表企业:西安赛隆、中航迈特
2. 等离子熔丝雾化(PA):效率革新者
金属丝材连续进给,在高温等离子体中同步熔化与雾化,液滴下坠中凝固成球。
突破:细粉收率跃升至60%~70%,无坩埚污染
局限:依赖丝材原料,难加工金属受限
3. 射频等离子球化:难熔金属克星
原料粉末被送入射频等离子火焰,不规则颗粒吸热熔融后,在表面张力下“重塑”为完美球体。
颠覆性:可处理钨、钼等超高温金属,球化率>95%
实践者:湖南天际智慧(已量产球形钨、钽等)
4. 超声振动雾化:亚微米级突破
超声波产生高速脉动气流击碎金属液流,能耗比气雾化降低40%,首次实现亚微米钨粉制备。
痛点:卫星粉聚集,维护成本高,暂难大规模连续生产
结语
当航空航天发动机叶片需要零缺陷粉末,当医疗植入体要求绝对生物相容性,传统工艺的局限已成为“卡脖子”隐患。尽管等离子体法等新技术仍面临成本与规模化挑战,但其在纯度、球形度、功能性上的突破,正推动中国制造向产业链顶端攀升。
参考来源:
隋毅,等:等离子旋转电极雾化制粉研究现状
邹海平,等:3D打印用金属粉末的制备技术发展现状
王利卿,等: 气雾化球形金属粉末形成机理的研究进展
张朔,等:雾化法制备金属粉末及其研究进展
中国粉体网
作为先进粉体材料的创新驱动型企业,研倍新材料专注于各种纳米合金粉、高性能陶瓷粉及多组元高熵合金粉的研发与生产,致力于为航空航天、新能源、电子器件、增材制造等前沿领域提供定制化材料解决方案。依托自主研发的等离子旋转电极雾化(PREP)、气雾化分级控制等核心技术,我们实现纳米级粒径精准调控(50-500nm),确保粉体具备超高球形度、低氧含量与窄粒度分布特性,完美适配激光选区熔化(SLM)、电子束熔融(EBM)等精密成型工艺需求。诚邀各行业伙伴共拓高端制造新蓝海。
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