等离子体球化钨粉方案

球形钨粉是一种重要的钨粉形态，用球形钨粉制备的多孔材料具有更均匀的孔隙，在生产中能够根据工艺控制产品的透气性能，因此它将取代常规的钨粉用于制作多孔钨部件，如大功率脉冲微波管的阴极、电子的钡钨阴极、高温下的气体分布板以及气体过滤材料等。

在热喷涂领域，球形钨粉因其流动性好，得到的涂层更均匀、致密，因而产品具有更好的耐磨性。在粉末冶金工艺中，因球形钨粉的压坯在烧结过程中收缩非常均匀，可实现良好的尺寸控制。此外，用球形钨粉制造的火箭喷嘴衬套，在热应力下具有良好的抗断裂性和抗腐蚀性。

目前，国内制球形钨粉主要有以下几种方法：1.采用钨粉二次氧化再还原的技术，可以得到准球形的钨粉，且成本较低，但是球化不充分；2.利用制粒烧结法生产应用于热喷涂的球形粉末，可制得粒径40～750μm的球形钨粉，但制得的钨粉末致密度不高，且颗粒直径较大，粉末较粗；

3.从WF₆制取细颗粒(3～5μm)球形钨粉，该方法涉及到强烈腐蚀性的气氛，劳动条件比较恶劣，对环保要求很高；4.钨棒用旋转电极直流弧等离子体法制备球形钨粉，该方法只能制备较粗的粉末(150～1700μm)，不能制备尺寸较小精细球形钨粉，而且设备成本十分昂贵。

近年来，等离子体做热源在微米亚微米以及某些纳米粉末材料的球化处理方面，具有较大的技术优势。射频等离子体炬弧体硕大、弧流稳定、易于调节控制，使之易应用于超细粉末材料处理技术领域。使用等离子体制备球形钨粉的过程有：

1.建立稳定运行的氩等离子体炬：向等离子体反应器输入50slpm、60slpm或者65slpm持续氩气流，感应线圈加载高电压，同时点火器放电，高压线圈感应耦合及点火器电晕触发，使氩气电离产生氩等离子体炬。此时使整个等离子体反应器内保持负压状态，即可保证等离子体炬稳定运行。

2.利用携带气体将金属钨粉(原粉)注入氩等离子体炬的芯部高温区加热。携带气体可用氩气、氢气等在高温环境中不与金属粉体发生化学反应的气体。加热时间随气粉流“飞离”等离子体炬而结束，持续时间仅为140毫秒～170毫秒。钨粉被送入等离子体炬的芯部高温区，吸收大量的热量，颗粒表面开始熔化，当颗粒重量的50％(至少)被熔化时，由于表面张力的作用，形成球形度很高的钨粉颗粒。

3.将加热熔融后的钨粉颗粒液滴冷却固化形成球形钨粉末。在辐射、对流、传导和化学四种传热机制作用下，被迅速加热而熔化。当颗粒熔化到至少50％(按重量计算)时，熔融的颗粒在表面张力的作用下形成球形度很高的液滴，并在极高的温度梯度(10-6K/m)下迅速冷却、进入热交换室骤冷凝固，从而形成球形的颗粒。这一球化过程只要工艺参数设置合适，可达到近乎100％的球化率。

4.将气体抽离，收集球形钨粉。球化过程完成后，将气体抽离、处理排放，球化粉体进入收集储罐，自动计量收集。

通过建立稳定氩等离子体，调节等离子体参数，从而对钨粉原料进行加热，冷却固化后分离得到精细球形钨粉，得到的钨粉具有比钨原粉更好的流动性、更高的密度、纯度和颗粒表面光洁度，粉末颗粒孔隙率低；可以改变钨粉颗粒的形状，球化率高，并且增加了粉末的表观密度，增加了钨粉流动性，提高了钨粉的物理性能，并且成本低廉。

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