水雾化和气雾化合金粉末性能及成本的比较

点击量:265 发布时间:2017-01-12 作者:状迈(上海)增材制造技术有限公司

水雾化与气雾化制作合金粉末的方法,虽然制粉的原理相同,但制得的粉末的物理性能相差还是很大的,特别是形状,球形程度。由于气体的热容量要比水小,所以采用气雾化时,合金受到的激冷度低,受到雾化介质冲击时,雾化成细小液滴的合金液不会马上凝固,这给了合金液滴在下落过程中收缩成球的时间,所以容易获得球形合金粉末。水雾化时情形正好相反,由于水对雾化成细小合金液滴的激冷作用,几乎是在一瞬间,就凝固成了合金粉末,这使得那些表面张力较小的合金形成的合金粉末,呈土豆状或不规则形状,只有那些表面张力较大的合金,例如镍基合金,才能做成球形合金粉末。通过调整雾化参数和雾化时合金液的过热度,采用水雾化也能做出近似球形的合金粉末,满足热喷涂的需要。用于管状焊丝的中间合金粉末,形状上没有特别的要求,水雾化比较适合。 但是如果对合金粉末材料有着特殊需求的,如用于3D打印的合金粉末必须要求球形度要高,同时氧含量低于200ppm以下。

化学成份

不论是采用水雾化还是采用气雾化,制作出的合金粉末的化学成份不会因为制作方法的不同而产生差异。

金相组织     

采用气雾化制作的合金粉末,合金的过冷度要比采用水雾化做的小许多,所以相同的化学成份,采用不同的雾化方法做出的合金粉末的金相组织会不一样。   

合金粉末的氧含量    

合金粉末的氧含量,与合金本身对氧的敏感性和雾化时的雾化环境中的氧含量有关。如果合金本身对氧非常敏感,则不仅在雾化时要采取措施,在熔化时最好也采用真空熔炼。对于大多数合金,只要在雾化时采取减少与氧的接触,就能达到降低合金粉末中氧的含量的目的。气雾化时,通常是使用氮气作为雾化介质,大量的氮气充满了雾化区,将雾化区的氧气驱逐掉了,所以能保护合金液滴在雾化及冷却时很少氧化。当一炉熔融的合金液被雾化成金属粉末时,它的表面积在雾化的一瞬间增大了无数倍,换言之,其与氧结合的面积也增大了,有更多的金属表面暴露在雾化环境中。所以,水雾化时,如果不采取措施,是无法避免合金液滴的氧化的。为了在水雾化时,能让雾化环境少氧或无氧,首先,必须将雾化筒体密封起来,将雾化环境与周围的环境隔绝开来。其次,是要将已封闭起来的雾化筒体中的氧气排除掉。最后,是在雾化的过程中一直保持这样的一个无氧或低氧的雾化环境,直到雾化结束,合金液滴全部凝固成合金粉末。

投资额     

水雾化和气雾化在设备上投入的资金是差不多的,气雾化的筒体的投入资金较大,但雾化介质工作组  ——气瓶组及表、阀投入小;水雾化则相反,雾化筒体投入要比气化小,但高压水泵、离心水泵的投入要大于气雾化雾化介质工作组。其它部分,二者的投入是相近的,综合起来,就差不多了。 

单位合金粉末生产成本     

每公斤合金粉末的生产成本,气雾化要比水雾化高,实际测算,一瓶氮气,大约可做十到二十公斤的合金粉末,(合格粉的收得率多少与雾化器的效率有关)合到一公斤的合金粉末需要五到十元的雾化介质费用。水雾化时,雾化介质所消耗的主要是运行水泵时的电能,一次雾化下来,最多合到一公斤的合金粉末用掉零点五元的电费。由于这个原因,市场上气雾化合金粉末一般要比水雾化的贵一些。

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