金屬粉末篩分小系統(tǒng)

第 一 部分：金屬粉末初步了解

一、金屬粉末是什么

從微觀角度看，它是大量微小的金屬顆粒集合體。這些顆粒的大小通常在微米甚至納米級(jí)別。例如，鐵粉顆粒的尺寸可能在幾微米到幾十微米之間。其形狀多樣，有球形、片狀、針狀、不規(guī)則形狀等。像鋁粉就有球形和片狀兩種常見形態(tài)，球形鋁粉主要用于一些對(duì)流動(dòng)性要求較高的應(yīng)用，如 3D 打印材料；片狀鋁粉則常用于涂料等領(lǐng)域，因?yàn)樗軌蚋玫卦谖矬w表面形成反射層，增強(qiáng)光澤。

二、金屬粉末制備方法

1. 物理方法

·機(jī)械粉碎法：

這是一種較為傳統(tǒng)的方法。通過球磨機(jī)、氣流粉碎機(jī)等設(shè)備，將塊狀金屬粉碎成粉末。例如，在球磨機(jī)中，金屬塊和研磨球一起在旋轉(zhuǎn)的筒體中運(yùn)動(dòng)，金屬塊在研磨球的沖擊和研磨作用下逐漸破碎成細(xì)小的粉末。這種方法適用于硬度較高的金屬，如鐵、鉻等。不過，該方法制備的粉末顆粒形狀不規(guī)則，粒度分布較寬。

·霧化法：

包括氣體霧化和液體霧化。以氣體霧化為例，將熔化的金屬通過高速氣流（如氮?dú)饣驓鍤猓_擊，使液態(tài)金屬分散成微小的液滴，這些液滴在飛行過程中快速凝固形成金屬粉末。比如，生產(chǎn)銅粉時(shí)，將銅熔化后用高壓氣體霧化，能夠得到粒度較細(xì)且形狀接近球形的銅粉，這種銅粉在電子工業(yè)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，因?yàn)榍蛐畏勰┚哂辛己玫牧鲃?dòng)性和填充性。

2. 化學(xué)方法

·還原法：

利用還原劑將金屬化合物還原為金屬粉末。例如，用氫氣還原氧化鐵（Fe?O?）制備鐵粉。化學(xué)方程式為：Fe?O? + 3H?→2Fe + 3H?O。這種方法可以得到純度較高的金屬粉末，但可能會(huì)殘留一些還原劑雜質(zhì)，需要進(jìn)一步提純。

·沉淀法：

通過化學(xué)反應(yīng)使金屬離子在溶液中形成沉淀，然后經(jīng)過過濾、洗滌、干燥和煅燒等步驟得到金屬粉末。例如，在制備銀粉時(shí)，可以用硝酸銀溶液和還原劑（如葡萄糖）反應(yīng)，生成銀沉淀，經(jīng)過后續(xù)處理得到銀粉。這種方法可以精確控制粉末的粒徑和形狀，但工藝相對(duì)復(fù)雜。

三、金屬粉末的應(yīng)用

·粉末冶金：

這是金屬粉末重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。將金屬粉末通過壓制、燒結(jié)等工藝制成各種機(jī)械零件，如齒輪、軸承等。在這個(gè)過程中，金屬粉末在模具中被壓制成所需的形狀，然后在高溫下燒結(jié)，使粉末顆粒之間結(jié)合形成致密的金屬制品。與傳統(tǒng)的鑄造和機(jī)械加工方法相比，粉末冶金可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜、精度高的零件，并且材料利用率高。

·涂料和顏料：

金屬粉末可以作為涂料和顏料的添加劑，賦予材料特殊的外觀和性能。例如，在汽車涂料中加入鋁粉或珠光粉，可以使汽車表面具有金屬光澤和閃爍效果。在建筑涂料中，添加銅粉可以起到抗菌、裝飾等多種功能。

·電子工業(yè)：

用于制造電子元件，如電子漿料中的銀粉、銅粉等。這些金屬粉末可以作為導(dǎo)電材料，在電路板等電子設(shè)備的制造中起到關(guān)鍵作用。例如，銀粉制成的導(dǎo)電漿料可以用于印刷電路板的導(dǎo)電線路，其良好的導(dǎo)電性可以確保電子信號(hào)的有效傳輸。

·3D 打印：

作為 3D 打印的原材料，不同的金屬粉末可用于打印各種金屬零部件。例如，鈦合金粉末可用于打印航空航天零件、醫(yī)用植入物等。3D 打印技術(shù)可以根據(jù)設(shè)計(jì)模型精確地將金屬粉末逐層堆積成復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了金屬粉末在成型方面的優(yōu)勢。（資料來源于網(wǎng)絡(luò)）

第二部分：金屬粉末篩分的重要性

金屬粉末篩分是金屬加工和許多相關(guān)工業(yè)過程中的一個(gè)關(guān)鍵步驟，具有極其重要的意義： 

一、保證產(chǎn)品質(zhì)量

1. 粒度均勻性  

金屬粉末的粒度分布對(duì)產(chǎn)品的性能有顯著影響。例如，在粉末冶金行業(yè)，用于制造機(jī)械零件的金屬粉末需要有合適的粒度。如果粉末粒度不均勻，在壓制過程中，較大顆粒和較小顆粒的堆積方式不同，會(huì)導(dǎo)致壓坯密度不均勻。當(dāng)進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，密度不均勻可能使零件產(chǎn)生變形、裂紋等缺陷，影響其機(jī)械性能，如強(qiáng)度、硬度和韌性。   

在3D打印金屬零部件領(lǐng)域，金屬粉末的粒度更是需要精確控制。只有粒度均勻的粉末才能保證打印過程中材料的穩(wěn)定熔化和逐層堆積，從而制造出高精度、高性能的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零部件。例如，鈦合金粉末用于3D打印航空航天零部件時(shí)，合適的粒度范圍可以確保打印出的零件具有良好的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，滿足航空航天部件的高要求。 

2. 去除雜質(zhì)   

金屬粉末在生產(chǎn)過程中可能會(huì)混入雜質(zhì)，如在熔煉后霧化過程中可能會(huì)有爐襯材料碎片、氧化皮等雜質(zhì)混入。通過篩分，可以將這些雜質(zhì)去除。例如，在生產(chǎn)高品質(zhì)的不銹鋼粉末時(shí)，篩分可以去除其中的非金屬夾雜物，保證不銹鋼制品的耐腐蝕性和純凈度。如果這些雜質(zhì)不被去除，在后續(xù)的加工過程中，如鍛造或軋制，會(huì)導(dǎo)致金屬材料內(nèi)部出現(xiàn)缺陷，降低產(chǎn)品質(zhì)量。

二、提高生產(chǎn)效率

1. 優(yōu)化加工過程 

篩分后的金屬粉末具有更合適的粒度，在后續(xù)的加工工藝中能夠更好地流動(dòng)和填充模具或加工設(shè)備。以注射成型為例，合適粒度的金屬粉末與粘結(jié)劑混合后，能夠順利地通過注射機(jī)的噴嘴進(jìn)入模具型腔。如果粉末粒度不合適，可能會(huì)導(dǎo)致堵塞噴嘴等問題，影響生產(chǎn)的連續(xù)性，降低生產(chǎn)效率。而經(jīng)過篩分后，可以有效避免這類問題，使注射成型過程更加順暢。    

在熱等靜壓（HIP）工藝中，均勻粒度的金屬粉末有助于壓力和溫度的均勻傳遞，加快致密化過程。例如，在制造高性能金屬材料如鎳基合金時(shí)，通過篩分保證粉末粒度合適，可以提高熱等靜壓的效率，縮短生產(chǎn)周期。 

2. 減少設(shè)備磨損    

未篩分的金屬粉末中可能含有大顆?；蛴操|(zhì)雜質(zhì)，這些物質(zhì)在加工設(shè)備中會(huì)加劇設(shè)備的磨損。例如，在粉末混合設(shè)備中，大顆?？赡軙?huì)刮傷攪拌槳葉；在粉末輸送管道中，硬質(zhì)雜質(zhì)可能會(huì)磨損管壁。通過篩分去除這些大顆粒和雜質(zhì)，可以降低設(shè)備的維修頻率和更換部件的成本，保證設(shè)備的正常運(yùn)行時(shí)間，從而提高整體生產(chǎn)效率。 

三、滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

1. 符合質(zhì)量認(rèn)證要求  

許多行業(yè)對(duì)金屬粉末的質(zhì)量有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證要求。例如，在醫(yī)療器械制造領(lǐng)域，用于制造植入性金屬器械（如髖關(guān)節(jié)假體、牙種植體等）的金屬粉末必須符合相關(guān)的醫(yī)療器械質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，如ISO 13485醫(yī)療器械質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)。篩分是保證金屬粉末質(zhì)量符合這些標(biāo)準(zhǔn)的重要環(huán)節(jié)，只有通過嚴(yán)格篩分控制粒度和去除雜質(zhì)，才能確保產(chǎn)品的安全性和有效性。 

2. 適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域的規(guī)范  

不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)饘俜勰┯胁煌囊?guī)范要求。在電子工業(yè)中，用于制造電子元件（如電容器、電感器等）的金屬粉末需要滿足高純度和精細(xì)粒度的要求。通過篩分，可以將金屬粉末的粒度控制在符合電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，同時(shí)去除可能影響電子元件性能的雜質(zhì)，確保電子元件的電學(xué)性能和可靠性。

第三部分：電磁振動(dòng)給料機(jī)應(yīng)用于金屬粉末篩分小系統(tǒng)優(yōu)勢體現(xiàn)

1. 精準(zhǔn)的給料控制

電磁振動(dòng)給料機(jī)可以通過改變電磁線圈的電流大小來調(diào)節(jié)振動(dòng)的幅度和頻率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬粉末給料速度的精確控制。這對(duì)于金屬粉末篩分來說非常重要，因?yàn)椴煌暮Y分設(shè)備和篩分要求對(duì)進(jìn)料速度有嚴(yán)格的要求。比如，在一些高精度的金屬粉末分級(jí)篩分中，要求進(jìn)料速度穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，以確保能夠準(zhǔn)確地將不同粒度的金屬粉末分離出來。

它可以將金屬粉末的給料速度誤差控制在 ±1% 以內(nèi)，這對(duì)于保證篩分質(zhì)量和后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。例如，在生產(chǎn)用于 3D 打印的金屬粉末時(shí)，精確的給料速度有助于保證每一層粉末的厚度均勻，從而提高打印產(chǎn)品的精度。

2. 均勻的物料輸送

電磁振動(dòng)給料機(jī)能夠使金屬粉末在料槽中均勻分布并向前輸送。其振動(dòng)方式使得金屬粉末在料槽內(nèi)產(chǎn)生周期性的拋擲運(yùn)動(dòng)，避免了粉末的堆積和堵塞。這對(duì)于金屬粉末篩分是極為有利的，因?yàn)椴痪鶆虻奈锪陷斔涂赡軙?huì)導(dǎo)致篩分設(shè)備局部過載，影響篩分效果和設(shè)備壽命。例如，在篩分銅粉時(shí)，均勻的輸送可以保證銅粉以薄層的形式進(jìn)入篩分機(jī)，使篩網(wǎng)能夠充分接觸到每一個(gè)粉末顆粒，有效提高篩分效率。而且這種均勻輸送還可以減少粉末之間的相互擠壓和團(tuán)聚，對(duì)于一些容易團(tuán)聚的金屬粉末（如納米級(jí)金屬粉末）來說，可以更好地將它們分散開，便于篩分。

3. 適應(yīng)多種金屬粉末特性

它可以處理不同粒度、不同密度和不同流動(dòng)性的金屬粉末。對(duì)于粒度較小的金屬粉末（如粒度小于 10μm 的銀粉），電磁振動(dòng)給料機(jī)能夠通過適當(dāng)調(diào)整振動(dòng)參數(shù)，保證其順利輸送。對(duì)于密度較大的金屬粉末（如鎢粉）和密度較小的金屬粉末（如鋁粉），也都可以通過調(diào)節(jié)電磁力來適應(yīng)其給料要求。

而且，無論金屬粉末的流動(dòng)性好（如球形的金屬粉末）還是差（如片狀或不規(guī)則形狀的金屬粉末），電磁振動(dòng)給料機(jī)都能有效地將它們輸送到篩分設(shè)備中。例如，在處理片狀的金屬粉末時(shí)，振動(dòng)可以使片狀粉末在料槽中產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)和滑動(dòng)，避免了片狀粉末相互重疊而無法順利輸送的問題。

4. 與篩分設(shè)備的協(xié)同工作

電磁振動(dòng)給料機(jī)與篩分設(shè)備（如振動(dòng)篩、氣流篩等）緊密配合。當(dāng)給料機(jī)將金屬粉末輸送到篩分設(shè)備的進(jìn)料口時(shí)，兩者的工作頻率和節(jié)奏需要相互協(xié)調(diào)。一般來說，給料機(jī)的給料速度要根據(jù)篩分設(shè)備的處理能力來設(shè)定。

例如，一個(gè)振動(dòng)篩的篩分能力為每小時(shí) 1000 千克金屬粉末，那么電磁振動(dòng)給料機(jī)的給料速度就應(yīng)該調(diào)整到與之匹配的水平，以確保振動(dòng)篩能夠充分發(fā)揮其篩分功能，不會(huì)因?yàn)檫M(jìn)料過多而導(dǎo)致篩網(wǎng)堵塞或者篩分不徹底，也不會(huì)因?yàn)檫M(jìn)料過少而造成設(shè)備閑置，降低生產(chǎn)效率。同時(shí)，在一些自動(dòng)化的篩分生產(chǎn)線中，電磁振動(dòng)給料機(jī)和篩分設(shè)備可以通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，根據(jù)篩分的實(shí)時(shí)情況（如篩網(wǎng)的堵塞程度、篩分后的產(chǎn)品質(zhì)量等）自動(dòng)調(diào)整給料速度。

5. 結(jié)構(gòu)簡單緊湊

其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，主要由料槽、電磁振動(dòng)器、減震裝置等部件組成，占地面積小，安裝和維護(hù)方便，易于與其他篩分設(shè)備集成，組成高 效率的金屬粉末篩分系統(tǒng)。

6. 運(yùn)行能耗低

電磁振動(dòng)給料設(shè)備在運(yùn)行過程中，主要依靠電磁力驅(qū)動(dòng)料槽振動(dòng)，能耗相對(duì)較低，與其他給料方式相比，可有效降低生產(chǎn)運(yùn)行成本。

7. 無機(jī)械傳動(dòng)部件

不存在機(jī)械傳動(dòng)部件的磨損問題，減少了設(shè)備的維修和更換成本，同時(shí)也避免了因機(jī)械部件磨損產(chǎn)生的粉塵污染，有利于保持金屬粉末的純度。

8. 可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制

電磁振動(dòng)給料機(jī)易于與自動(dòng)化控制系統(tǒng)集成。通過電氣控制系統(tǒng)，可以方便地對(duì)其給料速度、振動(dòng)頻率等參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和調(diào)節(jié)。在現(xiàn)代化的金屬粉末篩分生產(chǎn)線中，這一點(diǎn)尤為重要。例如，當(dāng)篩分工藝需要根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量反饋實(shí)時(shí)調(diào)整金屬粉末的給料量時(shí)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以根據(jù)傳感器監(jiān)測到的篩分后產(chǎn)品的粒度分布等信息，自動(dòng)調(diào)整電磁振動(dòng)給料機(jī)的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化的篩分過程。

利于系統(tǒng)集成：它可以很好地與其他篩分相關(guān)設(shè)備（如篩分機(jī)、收料裝置、除塵設(shè)備等）集成在一起，形成一個(gè)完整的金屬粉末篩分系統(tǒng)。其緊湊的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的性能使得在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布局時(shí)更加靈活，能夠適應(yīng)不同規(guī)模和要求的篩分作業(yè)場所，無論是小型的實(shí)驗(yàn)室篩分裝置還是大型的工業(yè)篩分生產(chǎn)線。（資料來源于網(wǎng)絡(luò)）

      （了解更多，請(qǐng)參考金屬粉末篩分案例）