工艺简介

超声波金属制粉技术工艺为前端融熔模块将所需制备粉体材料加温至液态，导入至中端超声雾化面，同时超声波发生器产生高频电磁能，经过超声波换能器转换为高频机械能，进行纵向高频振动。换能器的振动输出端部与变幅杆连接，振动由变幅杆放大并传递到雾化面，产生驻波。当熔融的金属液体通过雾化面时，受到高频振动和驻波的作用，被破碎成均匀的微米级液滴细雾。在惰性气体保护制备环境中迅速冷却并固化，形成微米级金属固体颗粒。这些固化的金属颗粒落入收粉筒中，经过收集即成为所需制备的金属粉末。


超声波金属雾化技术

图-1


设备组成

  • 超声波发生器

超声波发生器将220v交流电转换为高频电能振荡，以供给整个雾化设备所需的足够的电能。

  • 超声波换能器

较常见的是夹心式压电陶瓷换能器，其作用是将高频电振荡信号转换成机械振动，将电能转为高频振动。

  • 变幅杆

超声变幅杆，又称作超声聚能器，它能够将机械振动的质点位移和速度放大 ，将超声能量集中在一个较小的面积上。

  • 雾化头

超声波雾化头，与材料直接接触的组件，一般由合金制作而成。雾化的金属熔点会受到雾化头材料的限制，因此该方法较适合中、低熔点金属及合金的制备。换能器与变幅杆将高频振动传递到雾化头上，从而作用于熔融金属，将熔化的金属雾化变成细小的颗粒粉末。另一方面，表面张力理论认为雾滴的产生是由于液体表面波不稳定使液体雾化，当一定声强的超声波通过液体指向气液界面并在此界面形成表面张力波在与表面张力波相垂直的力的作用下一旦振动面的振幅达到一定值，液滴即从波峰上飞出而形成雾化。这种理论认为表面张力波在它的波峰处产生雾滴，其雾滴尺寸与波长成正比。


雾化过程

超声波金属制粉是利用高速超声振动冲击熔融金属或合金流，最终将金属制作成细小粉末的雾化过程。金属超声雾化是发生器将交流电转变为高频电磁，然后通过超声波换能器将高频电能转为高频振动，借助变幅杆将该振动放大，放大的振动最终会传递到工具头（雾化头）上。当超声雾化头作用于金属熔体时，熔体将在高频振动中铺展成液膜。薄液层会在超声振幅达到一定程度时将熔融金属击碎，被击碎的液滴就会从振动面上飞出形成雾滴。


金属雾化装置简图

图-2


超声波金属制粉的过程大致分为两个阶段，破碎和冷凝。首先是针对加热熔化的金属或合金进行破碎处理。破碎这个步骤导致金属液滴生产，并且影响最终金属粉末的尺寸大小。第二步的冷凝决定了最终金属颗粒的形成，直接影响到金属粉末的形状，所涉及到的主要是热传导的问题。