粉末的制取优秀PPT.ppt

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1、粉末的制取第一页，本课件共有45页一、粉末的机械制备方法一、粉末的机械制备方法机机械械制制粉粉方方法法的的实实质质就就就就是是是是利利利利用用用用动动动动能能能能来来来来破破破破坏坏坏坏材材材材料料料料的的的的内内内内部结合力，使材料分裂产生新的界面。部结合力，使材料分裂产生新的界面。部结合力，使材料分裂产生新的界面。部结合力，使材料分裂产生新的界面。分为分为研磨研磨、锤捣、辊轧等、锤捣、辊轧等机械研磨（球磨）机械研磨（球磨）研磨研磨气流研磨气流研磨第二页，本课件共有45页q球磨法球磨法四个基本要素四个基本要素球磨筒、磨球、研磨物料、研磨介质球磨筒、磨球、研磨物料、研磨介质基本原理基本原理 （

2、球球球球磨磨磨磨筒筒筒筒）传传传传递递递递机机机机械械械械能能能能（磨磨磨磨球球球球、球球球球磨磨磨磨物物物物料料料料及及及及介介介介质质质质）产产产产生生生生正正正正向向向向冲冲冲冲击击击击力力力力、侧侧侧侧向向向向挤挤挤挤压压压压力力力力、摩摩摩摩擦擦擦擦力力力力等等等等（物物料料）细细细细化化化化（脆脆性性粉粉末末颗颗粒粒：大大颗颗粒粒的的不不断断破破碎碎过过程程；塑塑性性较较强强粉粉末末：存存存存在在在在着着着着磨磨磨磨削削削削、变变变变形形形形、加加加加工工工工硬硬硬硬化化化化、断断断断裂裂裂裂和和和和冷冷冷冷焊焊焊焊等等等等行行行行为。）为。）为。）为。）第三页，本课件共有45页提

3、高球磨效率的基本原则提高球磨效率的基本原则（1）动能准则：提高球磨的动能。）动能准则：提高球磨的动能。（2）碰撞几率准则：提高球磨的有效碰撞几率。）碰撞几率准则：提高球磨的有效碰撞几率。球磨方式分类球磨方式分类 滚筒式球磨滚筒式球磨 振动球磨振动球磨 搅拌球磨搅拌球磨 不同球磨方式的运动特征不同球磨方式的运动特征不同球磨方式的运动特征不同球磨方式的运动特征第四页，本课件共有45页滚筒式球磨滚筒式球磨(a)(a)低转速；低转速；低转速；低转速；(b)(b)适宜转速；适宜转速；适宜转速；适宜转速；(c)(c)临界转临界转临界转临界转速速速速滚筒式球磨研磨介质的运动形式滚筒式球磨研磨介质的运动形式滚

4、筒式球磨研磨介质的运动形式滚筒式球磨研磨介质的运动形式 滚筒球磨的转速限定条件：滚筒球磨的转速限定条件：V临临1 1V实际实际V临临2第五页，本课件共有45页振动球磨振动球磨工作原理（工作原理（动画动画）：）：）：）：振动球磨机结构示意图振动球磨机结构示意图振动球磨机结构示意图振动球磨机结构示意图11筒体；筒体；筒体；筒体；2 2一偏心轴；一偏心轴；一偏心轴；一偏心轴；3 3一马达；一马达；一马达；一马达；4 4一弹簧；一弹簧；一弹簧；一弹簧；5 5一弹性联轴节一弹性联轴节一弹性联轴节一弹性联轴节第六页，本课件共有45页搅拌球磨搅拌球磨 工作原理（工作原理（工作原理（工作原理（动画动画动画动画

5、）：又称为）：又称为）：又称为）：又称为高能球磨高能球磨高能球磨高能球磨搅动球磨机结构示意图搅动球磨机结构示意图搅动球磨机结构示意图搅动球磨机结构示意图11圆筒；圆筒；圆筒；圆筒；22冷却套；冷却套；冷却套；冷却套；33冷却剂冷却剂冷却剂冷却剂入口；入口；入口；入口；44冷却剂出口；冷却剂出口；冷却剂出口；冷却剂出口；55轴；轴；轴；轴；6 6，7 7，88水平搅拌转子；水平搅拌转子；水平搅拌转子；水平搅拌转子；99研磨体研磨体研磨体研磨体第七页，本课件共有45页q气流研磨法气流研磨法定义与基本要素定义与基本要素 （1 1 1 1）定定义义：不不需需磨磨球球及及其其它它研研磨磨介介质质，而而通

6、通过过气气体体传输粉料的研磨方法。传输粉料的研磨方法。（2 2）基本要素：研磨设备、气体、研磨物料。）基本要素：研磨设备、气体、研磨物料。提高气流研磨效率的基本原则提高气流研磨效率的基本原则动能原则：提高粉末颗粒的动能；动能原则：提高粉末颗粒的动能；碰撞几率准则：提高粉末颗粒的碰撞几率。碰撞几率准则：提高粉末颗粒的碰撞几率。第八页，本课件共有45页单轨道式气流磨单轨道式气流磨单轨道式气流磨单轨道式气流磨动画动画第九页，本课件共有45页旋涡研磨旋涡研磨第十页，本课件共有45页二、粉末的物理制备方法二、粉末的物理制备方法 雾化法雾化法 物理蒸发冷凝法物理蒸发冷凝法/物理气相沉积物理气相沉积(PVD

7、)(PVD)法法第十一页，本课件共有45页q雾化法雾化法 定义定义通通过过高高压压雾雾化化介介质质强强烈烈冲冲击击液液流流，或或通通过过离离心心力力使使之之破破碎碎、冷冷却却来来实实现现的的一种典型物理制粉方法。一种典型物理制粉方法。第十二页，本课件共有45页 基本原理基本原理过程一过程一：大液珠：大液珠数个小液滴。数个小液滴。过程二过程二：破碎颗粒：破碎颗粒一个较大液体颗粒一个较大液体颗粒过程三过程三：液体颗粒冷却形成小的固体颗粒。：液体颗粒冷却形成小的固体颗粒。：液体颗粒冷却形成小的固体颗粒。：液体颗粒冷却形成小的固体颗粒。第十三页，本课件共有45页提高雾化制粉效率的两条基本准则提高雾化制

8、粉效率的两条基本准则能能量量交交换换准准则则：提提高高单单位位时时间间内内单单位位质质量量液液体体从从系系统统中中吸吸收收能能量量的的效效率率，以以克克服服表表面面自自由由能的增加；能的增加；快快速速凝凝固固准准则则：提提高高雾雾化化液液滴滴的的冷冷却却速速度度，防防止液体微粒的再次聚集。止液体微粒的再次聚集。第十四页，本课件共有45页雾化方法雾化方法双流雾化法双流雾化法离心雾化法离心雾化法真空雾化法真空雾化法机械作用力雾化法机械作用力雾化法特殊雾化法：特殊雾化法：多级雾化、固体雾化多级雾化、固体雾化第十五页，本课件共有45页双流雾化法双流雾化法（Double-StreamAtomizatio

9、n）：）：金属液流和雾化介质流金属液流和雾化介质流类型类型气雾化气雾化（亚音速气流（亚音速气流、超声、超声）和水雾化和水雾化双流雾化制粉示意图双流雾化制粉示意图双流雾化制粉示意图双流雾化制粉示意图第十六页，本课件共有45页第十七页，本课件共有45页第十八页，本课件共有45页第十九页，本课件共有45页离心雾化法（离心雾化法（CentrifugalAtomization）借借助助离离心心力力的的作作用用，将将液液态态金金属属破破碎碎为为小小液液滴，然后凝固为固态粉末颗粒滴，然后凝固为固态粉末颗粒旋旋转转电电极极法法、旋旋转转圆圆盘盘法法、旋旋转转水水流流法法、旋旋转坩埚法转坩埚法等等第二十页，本课

10、件共有45页(1)旋转圆盘法旋转圆盘法/D.P.G法法最最最最早早早早于于于于19761976年年年年由由由由美美美美国国国国的的的的PrattPrattWhitneyWhitney飞飞飞飞机机机机制制制制造造造造公公公公司司司司研研研研制制制制出出出出来来来来、用用用用以以以以制制制制备备备备超超超超合合合合金金金金粉粉粉粉末末末末，而而而而后后后后这这这这种种种种离离离离心心心心雾雾雾雾化化化化装装装装置置置置相相相相继继继继在在在在日本、前苏联等国问世。日本、前苏联等国问世。日本、前苏联等国问世。日本、前苏联等国问世。11带叶片的旋转带叶片的旋转带叶片的旋转带叶片的旋转圆盘；圆盘；圆盘；

11、圆盘；22漏包漏包漏包漏包第二十一页，本课件共有45页(2)旋转水流雾化法旋转水流雾化法最早由美国钒合金钢公最早由美国钒合金钢公最早由美国钒合金钢公最早由美国钒合金钢公司用来制造不锈钢粉。司用来制造不锈钢粉。11漏包；漏包；漏包；漏包；22电热体；电热体；电热体；电热体；33金属液流；金属液流；金属液流；金属液流；44水流；水流；水流；水流；55环形喷射器；环形喷射器；环形喷射器；环形喷射器；66雾化室；雾化室；雾化室；雾化室；77进水管；进水管；进水管；进水管；88进气管进气管进气管进气管第二十二页，本课件共有45页(3)旋旋转转电电极极法法：1974年年，首首先先由由美美国国提提出出，将将

12、雾化金属制成自耗阳极，阴极则采用钨电极。雾化金属制成自耗阳极，阴极则采用钨电极。第二十三页，本课件共有45页(4)旋转坩埚法旋转坩埚法：又称又称旋转锭模法旋转锭模法第二十四页，本课件共有45页(5)其它离心雾化制粉方法其它离心雾化制粉方法(a)(a)旋转轮；旋转轮；旋转轮；旋转轮；(b)(b)旋转杯；旋转杯；旋转杯；旋转杯；(c)(c)旋转网旋转网旋转网旋转网第二十五页，本课件共有45页机械作用力雾化法机械作用力雾化法双辊（三辊）雾化法双辊（三辊）雾化法a a、水溶液急冷式、水溶液急冷式、水溶液急冷式、水溶液急冷式,b,b、快淬辊式、快淬辊式、快淬辊式、快淬辊式1-1-惰性气体；惰性气体；惰性

13、气体；惰性气体；2-2-喷嘴；喷嘴；喷嘴；喷嘴；3-3-感应加热器；感应加热器；感应加热器；感应加热器；4-4-双辊；双辊；双辊；双辊；5-5-急冷装置急冷装置急冷装置急冷装置第二十六页，本课件共有45页电动力学雾化法电动力学雾化法第二十七页，本课件共有45页真空雾化法（可溶性气体雾化法）真空雾化法（可溶性气体雾化法）利利用用不不同同压压力力下下气气体体在在液液态态金金属属中中的的溶溶解解度不同而将金属雾化成粉末的工艺方法度不同而将金属雾化成粉末的工艺方法第二十八页，本课件共有45页多级雾化法多级雾化法多多种种雾雾化化机机构构组组合合在在一一起起；第第一一级级一一般般为为双双流流雾雾化化、后几

14、级为离心雾化或机械作用力雾化等后几级为离心雾化或机械作用力雾化等多级雾化装置原理图多级雾化装置原理图多级雾化装置原理图多级雾化装置原理图11漏包；漏包；漏包；漏包；22熔体；熔体；熔体；熔体；33喷嘴；喷嘴；喷嘴；喷嘴；44旋转盘；旋转盘；旋转盘；旋转盘；55雾化锥；雾化锥；雾化锥；雾化锥；66高压气流；高压气流；高压气流；高压气流；77冷却介质冷却介质冷却介质冷却介质第二十九页，本课件共有45页固体雾化法固体雾化法高高速速气气流流中中含含有有可可除除去去的的固固体体介介质质，即即易易清清除除的的固体颗粒（食盐）、同种金属粉末等固体颗粒（食盐）、同种金属粉末等 1 1、雾化室；、雾化室；、雾化

15、室；、雾化室；2 2、水环；、水环；、水环；、水环；3 3、雾化器；、雾化器；、雾化器；、雾化器；4 4、输送管道；、输送管道；、输送管道；、输送管道；5 5、卸料、卸料、卸料、卸料阀；阀；阀；阀；6 6、发送罐；、发送罐；、发送罐；、发送罐；7 7、空气压缩机；、空气压缩机；、空气压缩机；、空气压缩机；8 8、贮仓、贮仓、贮仓、贮仓固体雾化实验装置示意图固体雾化实验装置示意图固体雾化实验装置示意图固体雾化实验装置示意图第三十页，本课件共有45页q物理蒸发冷凝法物理蒸发冷凝法/物理气相沉积法物理气相沉积法（PVD）采采采采用用用用不不不不同同同同的的的的能能能能量量量量输输输输入入入入方方方方

16、式式式式使使使使金金金金属属属属汽汽汽汽化化化化，然然然然后后后后再再再再在在在在冷冷冷冷凝凝凝凝壁壁壁壁上沉积，从而获得金属粉末。上沉积，从而获得金属粉末。上沉积，从而获得金属粉末。上沉积，从而获得金属粉末。类型类型电阻加热电阻加热方式方式等离子束加热等离子束加热方式方式激光加热激光加热方式方式电子束加热电子束加热方式方式高频感应加热高频感应加热方式方式第三十一页，本课件共有45页电阻加热蒸发电阻加热蒸发电阻加热蒸发电阻加热蒸发第三十二页，本课件共有45页激光加热蒸发激光加热蒸发激光加热蒸发激光加热蒸发第三十三页，本课件共有45页电子束加热蒸发电子束加热蒸发电子束加热蒸发电子束加热蒸发第三十

17、四页，本课件共有45页高频感应加热蒸发高频感应加热蒸发高频感应加热蒸发高频感应加热蒸发第三十五页，本课件共有45页三、粉末的化学制备方法三、粉末的化学制备方法液相沉淀法液相沉淀法化学气相沉积法（化学气相沉积法（CVD）还原反应法还原反应法电解法电解法第三十六页，本课件共有45页q液相沉淀法液相沉淀法主主要要原原理理：在在液液相相中中采采用用各各种种水水溶溶性性化化合合物物经经混混合合、发发生生化化学学反反应应生生成成不不溶溶于于水水的的沉沉淀淀，将沉淀将沉淀洗涤洗涤并并热分解热分解可形成超细粉。可形成超细粉。沉沉淀淀法法可可以以分分为为直直接接沉沉淀淀法法、均均匀匀沉沉淀淀法法和和共共沉淀法沉

18、淀法等。等。第三十七页，本课件共有45页1直接沉淀法直接沉淀法向向盐盐溶溶液液中中直直接接加加入入沉沉淀淀剂剂进进行行反反应应得得到到细细小小沉沉淀淀物的方法。物的方法。2均匀沉淀法均匀沉淀法依依靠靠溶溶液液内内部部缓缓慢慢均均匀匀地地生生成成沉沉淀淀剂剂而而进进行行沉沉淀淀反反应的方法。应的方法。（例如：尿素水解制备盐类例如：尿素水解制备盐类）(NH2)2CO十十3H2 2OO2NH4OHOH（沉淀剂）（沉淀剂）（沉淀剂）（沉淀剂）十十CO2第三十八页，本课件共有45页3共沉淀法共沉淀法在在在在溶溶溶溶液液液液中中中中同同同同时时时时沉沉沉沉淀淀淀淀两两两两种种种种或或或或两两两两种种种种以

19、以以以上上上上金金金金属属属属离离离离子子子子得得得得到到到到均均均均匀匀匀匀性性性性好的复合氧化物的方法。好的复合氧化物的方法。好的复合氧化物的方法。好的复合氧化物的方法。例：在氨水溶液中制备氧化锆例：在氨水溶液中制备氧化锆-氧化钇复合粉体。氧化钇复合粉体。ZrOCl2 2十十十十4NH4OHZr(OH)4 十十2NH2NH4Cl十十2NH3十十H H2OYClYCl3十十十十3NH3NH4 4OHY(OH)3 3 十十十十3NH3NH4ClCl第三十九页，本课件共有45页qCVD法法主要原理主要原理：利用挥发性化合物的蒸气通过分解利用挥发性化合物的蒸气通过分解或相互反应合成所需粉体的方法。

20、或相互反应合成所需粉体的方法。1）分解沉积：）分解沉积：CH3SiCl33()SiC()+3HCl()2）反应沉积：）反应沉积：TiClTiCl44()+CH()+CH44()TiC()+4HCl()()TiC()+4HCl()第四十页，本课件共有45页q 还原还原反应反应法法 基本原理：基本原理：基本原理：基本原理：MeO+X(MeO+X(还原剂还原剂)=Me(金属金属)+XO方法：方法：碳还原法碳还原法：如：如：FeO+CFe+CO气体还原法气体还原法：如：如：Fe2OO3 3+3CO2Fe+3CO2 2金属还原法金属还原法金属还原法金属还原法：如：如：如：如：MeX+MeMeX+MeMe

21、X+MeMeX+Me(式中：式中：式中：式中：Me还原剂；还原剂；MeX被还原的化合物被还原的化合物)还原还原还原还原-化合法化合法：如：如：MeO+2CMeC+COMeO+2CMeC+CO目前铁粉大部分由还原法生产。目前铁粉大部分由还原法生产。第四十一页，本课件共有45页 电解法是又一种制取金属粉末的方法，它的基本原电解法是又一种制取金属粉末的方法，它的基本原理和电镀相同。理和电镀相同。FeFe、NiNi、CrCr、CuCu、ZnZn等的粉末，都可等的粉末，都可用电解法制造。用电解法制造。电解铁粉与铜粉都是用电解金属盐的水溶液制造的。电解铁粉与铜粉都是用电解金属盐的水溶液制造的。它们有时直接

22、呈粉状析出，有时需将电解析出物进它们有时直接呈粉状析出，有时需将电解析出物进一步机械粉碎，以制成粉末。一步机械粉碎，以制成粉末。q电解法电解法第四十二页，本课件共有45页电解粉末纯度高，颗粒呈树枝状或针状，其压制性电解粉末纯度高，颗粒呈树枝状或针状，其压制性和烧结性都很好，但生产率低，成本高。和烧结性都很好，但生产率低，成本高。纯铜粉大多是用该法制成。电解铁粉由于价格高，仅纯铜粉大多是用该法制成。电解铁粉由于价格高，仅用于要求纯度高或制造高密度零件的场合。用于要求纯度高或制造高密度零件的场合。第四十三页，本课件共有45页以铜粉制备为例，水溶液一般为硫酸铜和少许硫酸，阳以铜粉制备为例，水溶液一般

23、为硫酸铜和少许硫酸，阳极为铜板。在阳极，铜将失去电子变成离子进入溶液，极为铜板。在阳极，铜将失去电子变成离子进入溶液，OH-失去电子变成水和氧气：失去电子变成水和氧气：CuCu2+2e 2OH-2eH2O+O2而在阴极，铜离子得到电子析出铜，氢离子得到电子放而在阴极，铜离子得到电子析出铜，氢离子得到电子放出氢气：出氢气：Cu2+2eCu 2H+2eH2第四十四页，本课件共有45页铜离子在阴极析出可以有两种形式，即电镀层和铜粉。一铜离子在阴极析出可以有两种形式，即电镀层和铜粉。一般电解液中铜离子浓度较低、电流密度较强时易得到铜般电解液中铜离子浓度较低、电流密度较强时易得到铜粉。粉。根据电解法的原理可知，经此法制得的粉料纯度高。根据电解法的原理可知，经此法制得的粉料纯度高。另外粉料粒形多呈树枝状，故压制性能也较好。但另外粉料粒形多呈树枝状，故压制性能也较好。但其成本较高，因制备过程控制较为复杂、耗电量大。其成本较高，因制备过程控制较为复杂、耗电量大。第四十五页，本课件共有45页