气体雾化器设备

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气体雾化器设备 生产精细球形金属粉末,控制粒度分布对金属 AM、热喷涂、MIM 和其他粉末冶金应用至关重要。本指南涵盖工艺原理、雾化器类型、系统组件、运行参数、制造商和比较评估。

气体雾化器设备 过程概述

气体雾化利用高速气体喷射产生的动能,将熔融金属流分解成细小的液滴,并迅速凝固成粉末:

原则通过气体撞击将金属流分解成细小液滴
气体类型氮气、氩气
金属类型镍、铁、钴合金
天平实验室、中试、工业
粉末属性可控 PSD、高球形度、表面化学均匀性
颗粒大小3 微米至 120 微米
产品合金粉,母合金
工业金属 AM、MIM、涂层

气体雾化粉末可提供精确的性能控制,但与其他雾化技术相比,需要更高的资本投资。

气体雾化器设备

气体雾化器设备 类型

雾化器详细信息
紧密耦合喷嘴和气体集成可实现 20 微米的超细粉末
自由落体熔融金属流穿过气室,实现无支撑运行
旋转式通过旋转金属浇注管实现高合金钢的可靠性能

新兴设计

多喷嘴集束雾化和离心雾化器提高了生产率。超声波雾化和电极感应气体雾化器简化了自由落体粉末的生产。

系统组件

全套工业气体雾化系统的关键模块包括

组件角色
熔化炉金属感应熔化至过热状态
喷嘴组件控制熔融金属流注入气室
气体控制调节气体类型、压力和流量动态
液滴凝固快速冷却将液滴转化为粉末
收集系统筛分按颗粒大小分离粉末
袋式仓库捕捉气体废气中的超细固化颗粒
回收利用重新引入未使用的气体和过大颗粒

上述模块之间的精确监控和紧密集成的反馈控制对粉末质量的一致性至关重要。

工艺参数

参数典型范围影响
金属温度30-100°C 过热温度流动性、表面氧化
喷嘴孔径2 毫米-6 毫米液滴大小、流动动力学
燃气类型N2, Ar冷却速度、表面化学
气体压力5-15 barg粒径分布
气体流速0.1-3 立方米/分钟雾化效率和产量
下降高度2-10m凝固时间和粉末特性

这些参数之间的相互依存关系要求在计算模型的指导下进行经验优化,以达到粉末要求。

气体雾化器设备 供应商

公司名称容量范围成本估算
AP&C10 公斤/小时 - 300 公斤/小时$750,000-$4 百万美元
PSI25 公斤/小时 - 500 公斤/小时$950,000-$6 百万美元
加斯巴雷50 公斤/小时 - 1000 公斤/小时$1.2 百万 - $8 百万
布勒集团500 公斤/小时 - 35,000 公斤/小时$6 百万+

生产规模越大,价格越高。需要大量定制工程。

比较评估

近耦合雾化器自由落体式雾化器
投资成本中型
复杂性高 - 喷嘴-气体一体化设计中型 - 解耦组件
维护挑战性 - 整船装卸更简单 - 模块化部件
细粉生产率更高中型
材料灵活性中等 - 受喷嘴堵塞风险的限制高 - 开放式架构
过程监控实现严格的过程控制更多依赖于人物塑造

主要收获

  • 精确的颗粒工程设计和广泛的灵活性使气体雾化成为一项功能强大但成本高昂的技术
  • 集成建模和监测功能可实现高质量、小规格的粉末
  • 可扩展性仍然是制约小型、中型和大型气体雾化器的关键因素
气体雾化器设备

常见问题

问:哪种尺寸的气体雾化系统最适合金属 AM 粉末需求?

答:1-5 千克/小时规模的台式实验室雾化器适用于研发。对于商业金属 AM 生产,50-200 千克/小时的雾化器可兼顾产量、成本和粉末质量需求。

问:雾化过程中通常使用多大的气体压力?

答:大多数气体雾化依赖于 5-12 barg 的压力。压力越高,粉末越细,但需要更重的容器。氩气比氮气萃取热量的速度更快。

问:气体雾化器的粒度可以达到多小?

答:领先的近耦合喷嘴雾化器已证明能稳定生产接近 15-20 微米的金属粉末,同时仍能保持合理的产量百分比。

问:哪些金属不适合气体雾化?

答:钛合金和铝合金等高活性合金会产生氧化问题,并有堵塞喷嘴的风险。感应颅骨熔化有助于缓解这些问题。

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