快速凝固制取金属粉末技术的发展状况（二）

烟台中正精密

2.1 旋转电极雾化法(REP)
消耗电极圆形原料棒沿其长轴方向高速旋转，末端伸入雾化室，被钨电极的电弧熔化。由于旋转，熔融金属液流在切线方向上发散成小液滴。液滴在凝固前有足够的时间球化，从而获得光滑的球形粉末。旋转电极雾化冷却速度相对较低，约为103℃/s，粉末的粒度范围为50-400μm，平均直径约200μm。棒料还可以采用等离子弧(PREP)、激光(LREP)或电子束熔化，以减少钨电极的污染。旋转电极法由于熔化不在坩埚内进行，熔液十分清洁，因此常用来生产活性金属的高纯粉末，如钛、铌、钽、钒和其它金属粉末。在等离子旋转电极法中，将等离子炬配置在稍微偏离电极表面和熔体中心线的位置，偏离量决定于电极材料和电极直径，使金属液熔体在旋转电极的光滑表面上运动，这样通过熔体偏离可获得良好的球形粉末。旋转电极雾化法已应用于工业生产，但此工艺的工艺参数不易控制，因此所生产的粉末粒度分布难以符合预定要求。
2.2 快凝固速度法(RSR)
快凝固速度法也称作旋转盘雾化法，其工艺原理为：熔融金属液用底注式坩埚浇注到旋转的凹形圆盘雾化器中，圆盘转速达到35000转/分钟，在离心力作用下， 金属熔液沿切线方向喷射出来形成微滴，受到高速氦气流的强制对流冷却，液滴快速凝固成粉末。所得粉末为球形，冷却速度估计达105℃/s。与快凝固速度相关的还有两个工艺：离心射铸法(CSC)和电子束旋转圆盘法(EBRD)，它们分别通过电弧和电子束熔化自消耗电极。目前，惠特尼公司用快凝固速度法制取金属粉末已进入稳定的大工业生产阶段，用来生产铝、镍、铟、镍铝钼合金等多种金属粉末，现已生产了200多种快速凝固高温合金粉末。快凝固速度法容易引起的问题有坩埚漏嘴的侵蚀和旋转圆盘的变形，尤其是在生产高温或活性合金粉末时问题更加突出。
  D! [9 p& {6 [: w+ [4 a0 c9 q2.3 旋转带孔杯法(RPC)
9 v5 t3 i- o7 U% U旋转带孔杯法是把熔融金属液浇注到快速旋转的钢杯中，在钢杯的杯壁上钻有许多小孔，在离心力作用下，金属液从小孔中挤出，在空气中飞行冷却，形成针状粉末颗粒，其尺寸为长1000-5000μm，直径1000μm。粉末颗粒由于尺寸相对较大，飞行速度低，因此冷却速度较小，约为101℃/s。旋转带孔杯法仅应用于低熔点金属，如铝、铅、锌等。
" E' H6 [5 N+ t* f- [" L4 N' Q2.4 熔液提取法
2 V( F9 F( F, a; ]/ t% a熔液提取法是金属或合金在电加热槽中熔化后，通过提升装置使液面与上部的旋转轮轮缘稳定接触，轮缘上有许多缺口，粘附于轮缘的熔液停留一定时间后被离心力甩出，冷却凝固成条状、丝状或纤维状粉末。所得粉末的纵横比取决于轮缘缺口的距离。粉末的直径约10-60μm，长3-6mm，冷却速度105-106℃/s。熔液提取工艺已达到工业生产规模，可用来生产特定形状的钛、碳钢、不锈钢和高速钢粉末，此工艺不存在喷嘴堵塞的问题，而且也可用于生产活性金属粉末。
文章关键词： 金属粉末技术