超聲波金屬霧化制粉的工作原理及設備超聲波金屬霧化制粉的工作原理及設備

超(chao)聲(sheng)波(bo)霧(wu)(wu)化技術(shu)是一種高效低耗(hao)制(zhi)備微細(xi)金屬(shu)粉末(mo)方法，所制(zhi)備粉末(mo)的球形(xing)度(du)好(hao)，粒(li)度(du)可控，粒(li)度(du)范圍窄，在金屬(shu)制(zhi)粉行業中具有良好(hao)的發展前景(jing)。超(chao)聲(sheng)波(bo)金屬(shu)制(zhi)粉屬(shu)于超(chao)聲(sheng)波(bo)霧(wu)(wu)化技術(shu)的應用之一，其(qi)原(yuan)理(li)與超(chao)聲(sheng)霧(wu)(wu)化相同。

超聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)金(jin)屬(shu)制粉是使熔(rong)融金(jin)屬(shu)（液(ye)體）在氣(qi)相中形成(cheng)微細霧(wu)滴的(de)過程(cheng)，在與熔(rong)融金(jin)屬(shu)接(jie)粗表面(mian)產(chan)生高頻的(de)超聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)振(zhen)動(dong)，由振(zhen)幅所構(gou)成(cheng)的(de)振(zhen)峰把液(ye)滴從表面(mian)分(fen)離并破碎。伴隨超聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)的(de)頻率逐漸(jian)增加，也會使得產(chan)生的(de)霧(wu)化(hua)液(ye)滴越(yue)來越(yue)細，在超聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)的(de)振(zhen)動(dong)頻率不斷作(zuo)用下，最終可獲得細微的(de)液(ye)滴。

超聲金屬制粉的形式

超(chao)(chao)聲(sheng)金屬(shu)(shu)霧化是通過超(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)產生的(de)高頻振動使熔融金屬(shu)(shu)的(de)在氣(qi)相中形成(cheng)微小(xiao)的(de)霧滴，冷卻(que)后凝固成(cheng)金屬(shu)(shu)粉末的(de)過程。

第一種(zhong)是金(jin)屬(shu)液直接或(huo)間接地與(yu)超聲(sheng)(sheng)波霧化(hua)頭這一組件接觸。發生器生成的(de)高(gao)頻(pin)電磁經過超聲(sheng)(sheng)換能器轉化(hua)和(he)變幅(fu)桿放大(da)，最終將高(gao)頻(pin)振(zhen)動(dong)傳遞給金(jin)屬(shu)液流。熔融金(jin)屬(shu)在超聲(sheng)(sheng)波的(de)高(gao)頻(pin)振(zhen)動(dong)下(xia)會被霧化(hua)。

第二種是將超聲(sheng)波(bo)高(gao)頻振動所(suo)產生的能量聚集在狹小(xiao)的空間(jian)內，直(zhi)接利用超聲(sheng)波(bo)對金屬液霧化。

第三種(zhong)是(shi)將(jiang)超(chao)聲(sheng)霧化與傳統的霧化技術(shu)(shu)結合(he)，從而產生一種(zhong)新的復(fu)合(he)霧化技術(shu)(shu)。

超聲波霧化機制

超聲波(bo)(bo)霧化機制(zhi)有表面張(zhang)力波(bo)(bo)理(li)論與微(wei)激波(bo)(bo)理(li)論兩(liang)種解釋(shi)。折中(zhong)的觀點認為(wei)這兩(liang)個(ge)理(li)論共同在(zai)超聲波(bo)(bo)霧化中(zhong)發揮作用。

表面張力波理論

在(zai)張(zhang)力(li)波的(de)作用下，當液體振(zhen)動面(mian)(mian)的(de)振(zhen)幅達到一定值時(shi)，液滴(di)(di)即從波峰上飛出而(er)形成霧(wu)。張(zhang)立波會(hui)在(zai)波峰處(chu)生(sheng)成霧(wu)滴(di)(di)，其霧(wu)滴(di)(di)的(de)尺(chi)寸大(da)小與張(zhang)力(li)波的(de)波長成正比。在(zai)表面(mian)(mian)張(zhang)力(li)波作用下，液體金(jin)屬滿足以超(chao)聲波頻率(lv)和液滴(di)(di)的(de)振(zhen)動表面(mian)(mian)分別從表面(mian)(mian)噴出。在(zai)超(chao)聲氣體霧(wu)化中，熔融金(jin)屬流會(hui)受到多(duo)個高速氣體脈(mo)沖的(de)沖擊(ji)而(er)破(po)碎。

微激波理論

微激(ji)(ji)波理論認(ren)為(wei)超聲(sheng)霧化(hua)與空化(hua)作(zuo)用(yong)有關(guan)，空化(hua)是(shi)指(zhi)超聲(sheng)波高(gao)頻振(zhen)動(dong)(dong)(dong)作(zuo)用(yong)于熔融(rong)金(jin)屬時會(hui)產(chan)生(sheng)大量(liang)(liang)氣(qi)(qi)泡(pao)，氣(qi)(qi)泡(pao)會(hui)不斷增長和閉合的過(guo)程。在氣(qi)(qi)泡(pao)閉合的過(guo)程中，針對液(ye)體的振(zhen)動(dong)(dong)(dong)會(hui)轉(zhuan)變成(cheng)對氣(qi)(qi)泡(pao)所(suo)做的功。當氣(qi)(qi)泡(pao)閉合時，氣(qi)(qi)泡(pao)的能(neng)量(liang)(liang)部(bu)分會(hui)轉(zhuan)變為(wei)熱和光(guang)輻射，剩余的能(neng)量(liang)(liang)就產(chan)生(sheng)了微激(ji)(ji)波輻射。該理論認(ren)為(wei)超聲(sheng)高(gao)頻振(zhen)動(dong)(dong)(dong)在液(ye)面下產(chan)生(sheng)空化(hua)作(zuo)用(yong)引起的微激(ji)(ji)波輻射最終導致霧滴(di)的形(xing)成(cheng)。

設備介紹

超聲波發生器

超(chao)聲波(bo)發生(sheng)器將(jiang)220v交(jiao)流電轉(zhuan)換為高頻電能振蕩，以供(gong)給(gei)整(zheng)個霧化設備所需(xu)的足夠的電能。

超聲波換能器

較常見的是夾心式壓電陶(tao)瓷換能(neng)器，其(qi)作用是將高頻(pin)(pin)電振(zhen)蕩信號轉(zhuan)換成機械振(zhen)動，將電能(neng)轉(zhuan)為高頻(pin)(pin)振(zhen)動。

變幅桿

超(chao)聲變(bian)幅桿，又稱(cheng)作(zuo)超(chao)聲聚能(neng)器(qi)，它能(neng)夠將機械(xie)振動的(de)質點位移和速(su)度放大(da) ，將超(chao)聲能(neng)量集中在(zai)一個(ge)較小的(de)面(mian)積上(shang)。

霧化頭

超聲波霧(wu)(wu)化(hua)頭，與(yu)材料直接接觸的(de)(de)組(zu)件，一般由合金(jin)(jin)(jin)制作而成(cheng)。霧(wu)(wu)化(hua)的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)熔(rong)(rong)點會受到霧(wu)(wu)化(hua)頭材料的(de)(de)限制，因(yin)此該方(fang)法(fa)較適合中、低熔(rong)(rong)點金(jin)(jin)(jin)屬(shu)及合金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)制備(bei)。換能器與(yu)變幅桿(gan)將高頻振(zhen)動傳遞到霧(wu)(wu)化(hua)頭上，從而作用于熔(rong)(rong)融金(jin)(jin)(jin)屬(shu)，將熔(rong)(rong)化(hua)的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)霧(wu)(wu)化(hua)變成(cheng)細小(xiao)的(de)(de)顆粒(li)粉末(mo)。

霧化過程

超(chao)聲波(bo)金(jin)屬制粉(fen)是(shi)利用高(gao)(gao)速超(chao)聲振(zhen)(zhen)動(dong)沖擊(ji)(ji)熔融金(jin)屬或(huo)合金(jin)流，最終將(jiang)金(jin)屬制作(zuo)成(cheng)細(xi)小粉(fen)末的(de)霧化(hua)過(guo)程。金(jin)屬超(chao)聲霧化(hua)是(shi)發生器(qi)將(jiang)交(jiao)流電(dian)轉變為(wei)(wei)高(gao)(gao)頻電(dian)磁，然后通過(guo)超(chao)聲波(bo)換能器(qi)將(jiang)高(gao)(gao)頻電(dian)能轉為(wei)(wei)高(gao)(gao)頻振(zhen)(zhen)動(dong)，借助變幅桿(gan)將(jiang)該振(zhen)(zhen)動(dong)放(fang)大，放(fang)大的(de)振(zhen)(zhen)動(dong)最終會(hui)(hui)傳(chuan)遞到工具頭(tou)（霧化(hua)頭(tou)）上。當超(chao)聲霧化(hua)頭(tou)作(zuo)用于金(jin)屬熔體時(shi)，熔體將(jiang)在(zai)高(gao)(gao)頻振(zhen)(zhen)動(dong)中(zhong)鋪(pu)展(zhan)成(cheng)液膜。薄(bo)液層會(hui)(hui)在(zai)超(chao)聲振(zhen)(zhen)幅達到一定程度(du)時(shi)將(jiang)熔融金(jin)屬擊(ji)(ji)碎(sui)，被擊(ji)(ji)碎(sui)的(de)液滴就會(hui)(hui)從(cong)振(zhen)(zhen)動(dong)面上飛出形成(cheng)霧滴。

超聲波金屬(shu)(shu)制(zhi)粉(fen)的(de)(de)(de)過程大(da)致(zhi)分(fen)為兩個(ge)(ge)階段，破碎和冷(leng)凝。首(shou)先(xian)是針(zhen)對加熱(re)熔化的(de)(de)(de)金屬(shu)(shu)或合(he)金進行破碎處理。破碎這個(ge)(ge)步(bu)驟導(dao)(dao)致(zhi)金屬(shu)(shu)液滴生產(chan)，并且(qie)影響最(zui)終(zhong)金屬(shu)(shu)粉(fen)末(mo)的(de)(de)(de)尺寸大(da)小。第二(er)步(bu)的(de)(de)(de)冷(leng)凝決定了(le)最(zui)終(zhong)金屬(shu)(shu)顆粒的(de)(de)(de)形成(cheng)，直接影響到金屬(shu)(shu)粉(fen)末(mo)的(de)(de)(de)形狀，所涉(she)及到的(de)(de)(de)主(zhu)要是熱(re)傳導(dao)(dao)的(de)(de)(de)問(wen)題(ti)。