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                        德州超細粉廠家簡述超聲霧化法制備超細微粉

                        來源:云更新 時間:2020-09-25 09:12:05 瀏覽次數:

                        德州超細粉廠家簡述超聲霧化法制備超細微粉

                        對超輕微粉來說,形貌跟粒徑大小是影響其機能特點的重要因素。傳統工藝中,制備超輕微粉往往采取溶膠-凝膠、水熱法、固相法等方法,但這些方法都存在同樣的缺點,如晶粒的大小跟晶體的形貌無奈把持、粒徑散布大、生產本錢過高、沾染重大、技巧龐雜等。

                        為理解決這一系列的問題,超聲波技巧便被引用到了資料合成中,超聲霧化技巧便是其中一顆漸漸升起的新星。


                        超聲霧化法制粉

                        超聲霧化技巧是利用超聲能量將金屬或合金液體在氣相中破碎成渺小霧滴 ,霧化后的小液滴又稱為氣溶膠;利用載氣將小液滴運輸到反應腔內,在高溫前提下進行熱解反應,后霧滴冷卻凝固成金屬粉末,通過收集器收集超輕微粉。


                        超聲霧化法制備的金屬粉末形貌

                        超聲霧化法制備超輕微粉的上風

                        ①霧化法可使溶質在短時光內析出,存在產物顆粒之間組成雷同,粒子多為球, 流動性好,易制粉成型等優點。

                        ②所得粒子微細、組成均勻。因干燥時光短,全部進程敏捷實現,每一顆多組分微細液滴在反應進程中來不迭產生偏析,從而獲得組成均勻的超微粒子。

                        ③與產物粒子組成可控。因起始原料在溶液狀況下均勻混淆,故可正確地把持所合成化合物或功能資料的組成。

                        ④產物機能優良。把持操作前提易制得各種存在不同狀況跟機能的微細超輕微粉。因為利用了物料的熱分解,所以制備資料的反應溫度較低,與其余方法制備的資料比較,產物的表觀密度小,比名義積大,微粉的燒結機能好。

                        ⑤可連續生產,產量較大,本錢低廉。此法操作進程簡單,反應一次實現,并且可能連續進行。產物無需水洗過濾跟破碎研磨,避免不必要的沾染,保障產物的純度。

                        超聲霧化法制備超輕微粉的影響因素

                        超聲霧化法的影響因素包含前軀體跟進程參數等。前驅體溶液中除了名義張力、密度跟粘度等對超輕微粉有影響外,前驅體溶液的濃度、pH跟來源對超輕微粉的大小、形貌及其機能也有著重要的影響。在制備進程中,熱解溫度是重要的影響因素,超聲波頻率跟載氣速率的影響也不可忽視。超輕微粉的成核跟結晶兩個步驟都高度依附于溫度跟時光。而前驅體濃度、氣溶膠液滴大小、溫度、氣體流量以及濕度等決定了蒸發跟擴散速率。

                        前驅體濃度的影響:

                        隨前驅體濃度的增加而變大,粒徑散布也隨之增大。當濃度增加,小液滴的單位體積內的溶質增加,導致密度、名義張力、沸點變大,蒸發率變慢,較小的液滴會附在四周的大液滴上,一起產生熱解形成團聚超輕微粉。當前驅體的濃度較低時,小液滴名義比內部先形成核,液滴名義的溶劑揮發形成殼狀結構,而液滴內部的溶劑受熱連續揮發,在內外氣壓的作用下,超輕微粉呈現破殼、空洞景象隨著濃度的增加,蒸發率變慢,破殼、空洞景象減少,球形納米超輕微粉增多。當前驅體的濃度快達到飽跟時,內外同時形成核,避免了空洞景象的呈現。

                        前驅體pH值的影響:

                        前軀體的pH對粉末的形貌跟粒徑有一定的影響。pH較低時,前驅體分子間的力較大,粉末周到結合,形成的超輕微粉名義潤滑。隨pH的增加,降落了成核數量,進步了晶體成長速率,超輕微粉名義變得毛糙,粒徑減小。


                        超聲霧化法合成不同pH下 NiO@GDC的掃描電鏡圖 (a)pH=2

                        (b)pH=4

                        (c)pH=6

                        顆粒隨pH的增大粒徑變小,粒徑散布逐步變大,超輕微粉名義由潤滑逐步變得毛糙

                        熱解溫度的影響:

                        從氣溶膠到超輕微粉經歷蒸發階段、反應進程、致密階段3個進程,當溫度較低時因不達到熱解溫度,液滴只產生溶劑蒸發;隨著溫度的增加,開端產生熱解反應;后通過溫度把持晶粒大小。粒徑散布受蒸發階段的影響。隨溫度的增加,蒸發率升高,溶質達到飽跟時光減少,名義溶劑揮發大于里面溶劑的揮發速率,使溶質疾速形成殼狀結構,因為殼內外壓力差導致顆粒呈現空心或者破殼的可 能性較大,溫度越高破殼情況呈現越多。熱解溫度較低時,前驅體未能全部產生熱解反應,超輕微粉的結晶度差,名義潤滑,粒徑散布較窄;熱解溫度過高時,蒸發速率變大,超輕微粉晶粒變大,名義毛糙度增加,輕易產生團聚。


                        不同熱解溫度下ZrO顆粒形貌的掃描電鏡圖 (a)=150℃ (b)=300℃ (c)=500℃ (d)=700℃

                        超聲頻率的影響:

                        超聲波的頻率決定氣溶膠的大小。隨著頻率的增加,氣溶膠的粒徑逐步減小,導致超輕微粉的粒徑減小。當前驅體的濃度較低時,超聲波的頻率對粒度散布存在更大的影響。

                        載氣速率的影響:

                        載氣速率決定氣溶膠的熱解時光。載氣速率較低時,導致氣溶膠在腔體內的密度降落,從而減少氣溶膠的碰撞跟二次凝集,使形成超輕微粉的粒徑減小,超輕微粉粒徑散布比較均勻。當載氣速率較大時,熱解時光較短,液滴名義溶劑揮發形成殼狀,而在液滴內部的溶劑還不能完全揮發,球體內外的壓力差變大,在燒結階段就會形成空洞或不規矩外形。

                        超聲霧化新進展

                        目前,超聲霧化技巧與傳統霧化技巧相結合是超聲霧化技巧發展的必定趨勢,而且形成了一系列復合型霧化制粉技巧,重要有:離心-超聲霧化、超聲波駐波霧化、超聲張力波—超聲氣霧化雙重超聲霧化等。

                        離心—超聲霧化:熔體以一定流量經過流嘴時,通過渦流離心腔的導流作用,使流出的金屬液成空心錐結構,其螺旋形的流動軌跡加快了金屬液在振動面上的鋪展,增進了液體沿周向的鋪展跟薄液膜的形成,進步了金屬液在全部震動面鋪展的均勻性。


                        離心—超聲霧化原理示用意

                        恒載超聲霧化:該裝置采取等離子弧作為高溫熱源,并且鑒戒旋轉電離心霧化法的物料加熱方法,將待制粉末金屬棒料作為一個第高子用,如故地交旅超L生聚能器上,在高壓作用下,與等離子槍內部電之間形成氬弧等離子體,金屬棒料端面超聲換能器一在高溫等離子轟擊下逐層熔化。而后熔化的金屬液被超聲振動所霧化。


                        超聲霧化制取金屬粉未體系框圖

                        超聲張力波一超聲氣霧化雙重超聲霧化:該方法將兩種超聲霧化方法有機結合,克服了各自的局限性。裝置分兩步擊碎液態金屬,從而解決了熔體流量不能過大的問題。液態金屬首先導向由超聲頻率激發的管狀共振器的內壁,熔態金屬潤濕這種振動基體,通過張力波霧化被擊碎。同時在進入同一管中的惰性氣體產生非穩態沖擊波,這種壓力脈沖進一步擊碎張力波霧化的溶液,從而使獲得輕微粉末。這種方法適合制備20μm以下的粉末。


                        雙重超聲霧化妝置簡圖

                        當前,大功率高頻率超聲波的一直發展,正推動著超聲霧化技巧的一直深刻研究。同時,超輕微粉研究也隨之更上一個臺階。


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