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          技术资料5 焊锡粉制备工艺技术和发展趋势

                                                                    焊锡粉制备工艺技术和发展趋势

                 从生产实际来看 ,在众多的金属粉末制备工艺中,雾化法是目前焊锡粉最主要的制备方法。根据雾化方式不同 ,主要有气体雾化、旋转盘离心雾化和超声振动雾化三种。

          1 气体雾化

                 气体雾化是利用高速气流将流经喷嘴的熔融液体冲碎、雾化成细小的液滴、并在沉降中冷却凝固形成粉末颗粒。其中喷嘴是雾化装置中最重要的部件,是使雾化气体获得高能量、高速度,并将雾化介质的能量集中传递给熔融金属的关键,对熔融金属流的距离、喷嘴间距、气体压力及气流(喷射)角度影响甚大,设计结构合理的雾化喷嘴是提高雾化过程的稳定性 ,获得好的雾化效果的前提。此外,气体雾化是个多因素、多参量变化的复杂过程,如喷嘴和漏嘴的几何形状、喷射顶角、突出部位、漏眼直径、雾化筒高度,以及雾化时熔融金属的过热度、雾化气体压力、液滴冷凝速度等都是影响粉末形貌、粒度及其分布、含氧量等的关键因素。从粉末粒度控制来看,气体体积流量与金属流量比值是控制粉末粒度的最重要的因素之一, 随着该比值的提高,粉末颗粒的平均直径减小。同时也直观地反映了生产成本等工艺因素。熔融金属的过热度、喷嘴的喷射角度对粉末的粒度都有不同的影响。因此,选择适宜的工艺参数是保证雾化效果的关键。雾化制备焊锡粉主要是采用氮气作雾化介质。其特点是制粉效率高,产量大,但所得的产品多为椭球形且表面粗糙有微粉附着,含氧量较高,粉末粒度分布较广,微细粉比例偏高,后序工艺处理难度大。此外,氮气耗量大,成本较高。

          2 旋转盘离心雾化法

                 旋转盘离心雾化最初是由美国 Pratt & W hitney飞机制造湖北福利彩票快3研制的。由于其独特的粉末尺寸、形貌的可控性和清洁性以及成本低廉而不断受到人们的重视,已成为目前制备金属或合金粉末的一种重要方法。 旋转盘离心雾化的基本过程是,熔融液流经导向装置流到旋转盘的中心,通过离心抛甩作用,熔融液滴被破碎成液滴并在飞行过程中被冷却(介质N2 )凝固成粉末。其中,圆盘转速和圆盘直径是整个雾化系统的核心,是影响粉末粒度与分布的关键因素。此外,圆盘的材质与表面性能、熔融金属过热度与流速、保护气氛及熔融液滴冷却行程与速度等都是制备控制的关键工艺参数。由雾化机理可知,在雾化过程中,熔融金属在离心力的作用下沿圆盘边缘切向飞出。液滴之间彼此并无碰撞接触, 在凝固前不受变形力的作用; 液滴在表面张力的作用下,收缩成球形,在到达雾化室器壁之前即已冷却凝固, 从而保持规则的球形。与气体雾化相比,用离心雾化法制备焊锡粉,控制气氛相对容易,产品球形度好,氧化程度小,粒度控制容易,成品率较高,产量大。缺点是设备转速高,电机耐热性和耐磨耗性要求高等。另外,使用真空排气装置和高速电机已提高了设备的造价。

          3 超声振动雾化法

                 超声振动雾化法是近几年才发展起来的一种新型制粉方法。其装置主要由熔炼炉、雾化罐、超声雾化器(由超声换能器、变幅杆、工具头、信号发生器、冷却系统组成)、粉末收集罐、真空充气系统、馈液系统、控制系统构成。 其中,超声雾化器中的超声换能器是整个系统的核心部件,在高频电源控制下,将电振荡转换为同一频率的超声机械振动 ,再经变幅杆放大其振幅 ,驱动雾化角 端面作超声振动形成雾化。其作用类似于气雾化技术的喷嘴和离心雾化的转盘,其设计和制作的好坏直接影响到雾化粉末的颗粒大小和粒度分布范围 。从超声雾化的原理来看,影响超声雾化的主要因素有超声波发生器的工作频率、换能器晶体变幅杆和雾化角的固有振动频率、雾化角的材质、超声振动的振幅、熔融焊料的过热度及流量、雾化保护气氛等参数。其中熔融焊料的过热度及流量、雾化保护气氛等参数对焊锡粉的影响和控制与上述两种雾化法基本一致。

                 与上述两种雾化工艺相比,超声雾化工艺制备的焊锡粉的球形度最好,粉末粒度分布窄,含氧低。但产量小,设备投资较大。

          4 三种雾化工艺综合比较

                          表 5 三种雾化工艺综合比较

           

          气体雾化法

          离心雾化法

          超声雾化法

          雾化方式

           氮气

          离心作用

           超声振动

          雾化效率/( kg·h-1)

          120~160

           1 20~1 70

           30~35

                球形度

          差,椭球形

          球形度较超声法差

           最好

          w (氧)/×10-6

           160

          < 120

           < 120

          氧化度

           低

          粒度分布

          介于气体雾化和超声雾化之间

           窄

          成品率

           低

           较高

           高

          氮气耗量

           高

           低

           低

          设备体积

           大

           大

           小

          后续筛分

           难度大

           较小

           难度小

          关键部件

           喷嘴

          高速旋转盘及电机

          超声换能器

          设备投资

           小

           中

           大

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