超聲(sheng)波霧(wu)(wu)化技術是一(yi)(yi)種高效低耗制(zhi)備(bei)微細金屬粉末方(fang)法，所制(zhi)備(bei)粉末的球形度(du)好，粒(li)度(du)可控，粒(li)度(du)范圍(wei)窄，在金屬制(zhi)粉行業中具(ju)有良好的發展前景。超聲(sheng)波金屬制(zhi)粉屬于(yu)超聲(sheng)波霧(wu)(wu)化技術的應用(yong)之一(yi)(yi)，其原理與超聲(sheng)霧(wu)(wu)化相同。

超聲波金(jin)屬(shu)制粉(fen)是使(shi)熔(rong)融(rong)金(jin)屬(shu)（液(ye)體）在(zai)氣(qi)相中形(xing)成微細霧滴(di)的(de)(de)過程，在(zai)與熔(rong)融(rong)金(jin)屬(shu)接粗表面產生(sheng)高頻(pin)的(de)(de)超聲波振動，由(you)振幅所構成的(de)(de)振峰把液(ye)滴(di)從表面分離并破碎。伴隨超聲波的(de)(de)頻(pin)率逐漸增加(jia)，也(ye)會(hui)使(shi)得(de)產生(sheng)的(de)(de)霧化(hua)液(ye)滴(di)越來越細，在(zai)超聲波的(de)(de)振動頻(pin)率不(bu)斷作用下，最終可獲得(de)細微的(de)(de)液(ye)滴(di)。

超聲金屬制粉的形式

超聲金(jin)屬霧化是通過超聲波產生的(de)(de)高頻(pin)振動使熔融金(jin)屬的(de)(de)在氣(qi)相中形成微小的(de)(de)霧滴，冷卻(que)后凝固成金(jin)屬粉末的(de)(de)過程。

第一(yi)種(zhong)是(shi)金屬液直接(jie)(jie)或間接(jie)(jie)地與超(chao)聲波(bo)霧化頭這(zhe)一(yi)組件接(jie)(jie)觸。發生器生成(cheng)的(de)(de)高(gao)(gao)頻電磁(ci)經過超(chao)聲換(huan)能(neng)器轉化和(he)變(bian)幅桿放大(da)，最終將高(gao)(gao)頻振動傳遞給金屬液流。熔(rong)融金屬在超(chao)聲波(bo)的(de)(de)高(gao)(gao)頻振動下會被霧化。

第二種(zhong)是將超(chao)(chao)聲波高頻振動所(suo)產(chan)生的能(neng)量聚集在狹小(xiao)的空間(jian)內(nei)，直接利用(yong)超(chao)(chao)聲波對金(jin)屬液(ye)霧化(hua)。

第三種(zhong)是將超(chao)聲霧化(hua)與傳統(tong)的霧化(hua)技術結合(he)(he)，從而產生(sheng)一種(zhong)新的復(fu)合(he)(he)霧化(hua)技術。

超聲波霧化機制

超聲波(bo)霧化機(ji)制有表面張(zhang)力波(bo)理(li)論與微激波(bo)理(li)論兩種解(jie)釋。折中(zhong)的觀點(dian)認為(wei)這兩個理(li)論共同在(zai)超聲波(bo)霧化中(zhong)發揮作用(yong)。

表面張力波理論

在張(zhang)力(li)(li)波的(de)(de)(de)作(zuo)用下(xia)，當液(ye)體振(zhen)動面(mian)(mian)的(de)(de)(de)振(zhen)幅達(da)到一(yi)定值(zhi)時，液(ye)滴(di)即從(cong)波峰(feng)上飛出(chu)而形成(cheng)霧。張(zhang)立波會在波峰(feng)處生成(cheng)霧滴(di)，其霧滴(di)的(de)(de)(de)尺寸大小(xiao)與張(zhang)力(li)(li)波的(de)(de)(de)波長成(cheng)正比(bi)。在表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)波作(zuo)用下(xia)，液(ye)體金屬滿足以(yi)超(chao)聲波頻率和液(ye)滴(di)的(de)(de)(de)振(zhen)動表(biao)面(mian)(mian)分別從(cong)表(biao)面(mian)(mian)噴出(chu)。在超(chao)聲氣(qi)體霧化中(zhong)，熔融金屬流(liu)會受到多個高速氣(qi)體脈(mo)沖的(de)(de)(de)沖擊而破碎。

微激波理論

微激波(bo)(bo)理論(lun)認為超(chao)聲霧化與空化作用(yong)有關，空化是(shi)指超(chao)聲波(bo)(bo)高頻(pin)振(zhen)動作用(yong)于熔融金屬時會產(chan)生大量(liang)(liang)氣(qi)泡，氣(qi)泡會不斷增長和閉(bi)(bi)合(he)(he)的(de)(de)過程。在氣(qi)泡閉(bi)(bi)合(he)(he)的(de)(de)過程中，針對液體的(de)(de)振(zhen)動會轉變(bian)成對氣(qi)泡所做的(de)(de)功。當氣(qi)泡閉(bi)(bi)合(he)(he)時，氣(qi)泡的(de)(de)能量(liang)(liang)部分會轉變(bian)為熱和光輻射，剩(sheng)余的(de)(de)能量(liang)(liang)就產(chan)生了微激波(bo)(bo)輻射。該(gai)理論(lun)認為超(chao)聲高頻(pin)振(zhen)動在液面(mian)下產(chan)生空化作用(yong)引起(qi)的(de)(de)微激波(bo)(bo)輻射最終導致霧滴的(de)(de)形成。

設備介紹

超聲波發生器

超聲(sheng)波發生器將220v交流電轉換為高頻電能振(zhen)蕩，以(yi)供(gong)給(gei)整個霧(wu)化設(she)備所(suo)需的(de)足(zu)夠的(de)電能。

超聲波換能器

較(jiao)常(chang)見的(de)是(shi)夾(jia)心式壓電陶瓷換能(neng)(neng)器，其(qi)作用(yong)是(shi)將高頻(pin)電振蕩信號轉(zhuan)(zhuan)換成(cheng)機(ji)械振動，將電能(neng)(neng)轉(zhuan)(zhuan)為高頻(pin)振動。

變幅桿

超(chao)聲(sheng)變幅(fu)桿，又稱作超(chao)聲(sheng)聚能(neng)(neng)器(qi)，它能(neng)(neng)夠(gou)將機械振動(dong)的質點(dian)位移(yi)和速度放大 ，將超(chao)聲(sheng)能(neng)(neng)量集中(zhong)在一個較小(xiao)的面積上。

霧化頭

超聲波霧(wu)化(hua)(hua)頭，與材(cai)料直接接觸的(de)組件，一般由合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)制作(zuo)而(er)成。霧(wu)化(hua)(hua)的(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)熔(rong)點會(hui)受到(dao)霧(wu)化(hua)(hua)頭材(cai)料的(de)限制，因此該方法較適(shi)合(he)中、低熔(rong)點金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)及合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)制備(bei)。換能器與變幅桿(gan)將(jiang)高頻振動(dong)傳(chuan)遞到(dao)霧(wu)化(hua)(hua)頭上，從(cong)而(er)作(zuo)用于熔(rong)融金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)，將(jiang)熔(rong)化(hua)(hua)的(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)霧(wu)化(hua)(hua)變成細小的(de)顆粒粉(fen)末。

霧化過程

超聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)金(jin)(jin)(jin)屬制粉是利用高(gao)速超聲(sheng)(sheng)(sheng)振(zhen)(zhen)動(dong)沖擊熔(rong)融金(jin)(jin)(jin)屬或合金(jin)(jin)(jin)流，最終將金(jin)(jin)(jin)屬制作(zuo)成(cheng)細小粉末的霧(wu)化過程。金(jin)(jin)(jin)屬超聲(sheng)(sheng)(sheng)霧(wu)化是發(fa)生器(qi)將交流電轉(zhuan)(zhuan)變為高(gao)頻電磁，然后通過超聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)換能器(qi)將高(gao)頻電能轉(zhuan)(zhuan)為高(gao)頻振(zhen)(zhen)動(dong)，借(jie)助變幅桿(gan)將該(gai)振(zhen)(zhen)動(dong)放大，放大的振(zhen)(zhen)動(dong)最終會(hui)(hui)(hui)傳(chuan)遞(di)到工(gong)具頭（霧(wu)化頭）上(shang)。當超聲(sheng)(sheng)(sheng)霧(wu)化頭作(zuo)用于金(jin)(jin)(jin)屬熔(rong)體時，熔(rong)體將在高(gao)頻振(zhen)(zhen)動(dong)中(zhong)鋪展成(cheng)液(ye)膜。薄液(ye)層會(hui)(hui)(hui)在超聲(sheng)(sheng)(sheng)振(zhen)(zhen)幅達到一定程度時將熔(rong)融金(jin)(jin)(jin)屬擊碎(sui)，被(bei)擊碎(sui)的液(ye)滴(di)就(jiu)會(hui)(hui)(hui)從振(zhen)(zhen)動(dong)面上(shang)飛出形成(cheng)霧(wu)滴(di)。

超聲波金(jin)屬(shu)(shu)制粉的(de)過程大致分為(wei)兩個(ge)階段，破碎(sui)和冷凝(ning)。首先是針對加熱熔化的(de)金(jin)屬(shu)(shu)或合金(jin)進行(xing)破碎(sui)處理。破碎(sui)這個(ge)步(bu)驟導致金(jin)屬(shu)(shu)液滴生產，并且影響(xiang)最(zui)終(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)粉末的(de)尺寸大小。第二步(bu)的(de)冷凝(ning)決定了最(zui)終(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)顆粒的(de)形成(cheng)，直接影響(xiang)到(dao)金(jin)屬(shu)(shu)粉末的(de)形狀(zhuang)，所涉及到(dao)的(de)主要是熱傳(chuan)導的(de)問題。