金屬粉末是現(xiàn)代工業(yè)的 “隱形基石”,應(yīng)用場(chǎng)景廣泛。在航空航天領(lǐng)域,它是制造高性能零部件的關(guān)鍵,像航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、燃燒室等。汽車制造中,超半數(shù)零部件靠粉末冶金技術(shù)生產(chǎn),如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、齒輪等。電子領(lǐng)域里,從電阻、電容等元器件到設(shè)備外殼都離不開它。
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其產(chǎn)業(yè)活力與市場(chǎng)需求可從行業(yè)盛會(huì)中直觀體現(xiàn) ——2026 年 3 月 24-26 日,第十八屆中國(guó)國(guó)際粉末冶金及硬質(zhì)合金展覽會(huì)(PM CHINA)將在國(guó)家會(huì)展中心(上海)啟幕,展覽面積達(dá) 55,000㎡,匯聚 多個(gè)國(guó)家及地區(qū)的 1,000 余家企業(yè),專業(yè)觀眾預(yù)計(jì)突破 80,000 人次,成為全球粉末冶金領(lǐng)域的 “商貿(mào)樞紐站”,也印證了該產(chǎn)業(yè)的萬億級(jí)市場(chǎng)潛力。
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金屬粉末制取方法
機(jī)械法:
機(jī)械法通過機(jī)械力將金屬制成粉末,主要有三種方式。
球磨法利用研磨介質(zhì)沖擊、研磨物料,可連續(xù)操作、效率高,能加工多種金屬,但分級(jí)難、易引入雜質(zhì)且有噪音振動(dòng)。
研磨法(氣流磨粉碎法)靠高速氣流帶動(dòng)物料碰撞破碎,產(chǎn)品純度高、粒度細(xì)且分布窄,適合電子元器件等領(lǐng)域,不過設(shè)備成本高、耗氣量大,僅適用于脆性金屬。
霧化法將液態(tài)金屬破碎成液滴再冷凝成粉末,粉末球形度高、流動(dòng)性好、粒度可控、氧含量低且成本較低,廣泛應(yīng)用于多行業(yè),但生產(chǎn)效率較低、能耗大。
物理化學(xué)法:
物理化學(xué)法借助化學(xué)反應(yīng)和物理變化制粉。
還原法用還原劑從金屬氧化物或鹽類中還原出金屬,操作簡(jiǎn)單、成本低,適合大規(guī)模生產(chǎn),卻只適用于易與氫氣反應(yīng)的金屬。
電解法通過電解使金屬陽(yáng)離子在陰極沉積,能制取幾乎所有金屬粉末,純度高且可調(diào)控粒度,但耗電量大、成本高。
羰基法利用羰基金屬低溫分解制粉,可制微米級(jí)、納米級(jí)等多種粉末,粉末表面發(fā)達(dá),不過工藝復(fù)雜、成本高。
化學(xué)置換法依據(jù)金屬活潑性差異,用活潑金屬置換出鹽溶液中的不活潑金屬,操作簡(jiǎn)單、成本低,卻可能含雜質(zhì)需提純。
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制取方法的選擇
選擇金屬粉末制取方法需綜合多方面因素。原材料特性很關(guān)鍵,硬度高、脆性大的金屬適合球磨法或研磨法,熔點(diǎn)低的適合霧化法,氧化物或鹽類原材料則適用還原法、電解法。目標(biāo)粉末性能要求也重要,需極細(xì)粒度可選研磨法、羰基法,高純度需求可選電解法,3D 打印需球形度高的粉末則選霧化法。生產(chǎn)成本上,球磨法等成本較低,電解法、羰基法成本高。生產(chǎn)效率方面,球磨法適合大規(guī)模生產(chǎn),化學(xué)置換法效率低不適合大規(guī)模生產(chǎn)。
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未來展望
當(dāng)前金屬粉末制取技術(shù)面臨挑戰(zhàn),高端領(lǐng)域?qū)Ψ勰┘兌?、粒度等要求高,部分先進(jìn)制取方法成本高,生產(chǎn)過程還可能污染環(huán)境。未來,多種制取方法結(jié)合將成趨勢(shì),能取長(zhǎng)補(bǔ)短;新型設(shè)備研發(fā)會(huì)推動(dòng)技術(shù)突破,如高效節(jié)能的霧化噴嘴、智能球磨機(jī);智能化生產(chǎn)也勢(shì)在必行,可提高效率與質(zhì)量。技術(shù)進(jìn)步還將推動(dòng)金屬粉末在生物醫(yī)療領(lǐng)域制造精密植入物,在新能源領(lǐng)域提升電池性能,為工業(yè)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量。
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