粉末的制备教程.ppt

一些碳化物、氮化物、硅化物、硼化物的沉积条件 2.1.6化学还原法 一、还原制粉的基本原理 依据热力学原理确定反应能否发生——氧位图 氧化物的 Z0~T 图 二、典型还原制粉类型 氢还原法 碳还原法 还原化合法 2.1.7 电化学制粉法 一、电化学制粉分类 水溶液电解 有机电解质电解 熔盐电解 液体金属阴极电解 ！ 二、电化学制粉原理 电 化 学 以铜电解制粉为例 电化学体系 阳极：Cu（纯） 阴极： Cu粉 电解液： CuSO4、H2SO4、H2O 电化学反应 阴极反应： 阳极反应： 三、电化学制粉的影响因素 电流密度 电解液温度 搅拌 刷粉周期 旋转锭模法（又称旋转坩埚法）： 旋转盘法： 旋转盘法最早于1976的美国Pratt Whitney 飞机制造公司研制出，用来制备超合金粉末。 这种方法获得的粉末平均粒度同园盘转速有关，转速越高，则平均粒度越小，细粉收得率越高。 粉末平均粒度及100目以下粉末收得率随雾化盘转速而变化的情况 旋转轮法 旋转杯 旋转网 雾化制粉的一些特性 1、雾化制粉主要用于金属或合金，对于一些可熔的氧化物陶瓷材料，也可采用这种方法进行加工。但由于氧化物陶瓷熔体的粘度、表面张力很大，所以一般不能获得细微陶瓷粉体，但可获得短纤维、小珠或空心球，例如，硅酸铝纤维、氧化锆磨球、氧化铝空心球等。 2、雾化制粉是一种快速凝固技术，能够增加金属元素的固溶度。 3. 极大地降低了成分偏析，粉末成分均匀，某些有害相，如高温合金中的?相，可能因激冷而受到抑制，甚至消 除。 4. 冷速提高，枝晶间距减小，晶粒细化，材料的晶体结构向非稳态转变，可获得细晶、微晶、准晶直至非晶粉末。 2.1.4 物理蒸发冷凝法 物理蒸发冷凝制粉是一种制备超微金属粉末的重要方法，采用不同的能量输入方式，使金属气化，然后再在冷凝壁上沉积从而获得金属粉末。由于粉末的粒度很小，比表面积很大，因而化学活性很强。为防止金属粉末氧化，在冷凝室内一般都要通入惰性气体。这样在金属蒸气脱离熔体的很短时间内，会被周围气体迅速冷却，金属原子很快聚集成超微颗粒。同其他金属粉末制备方法相比，物理蒸发冷凝法生产效率是较低的，但这种方法可获得最小粒径达2nm的纳米颗粒。 电阻加热方式 等离子体加热方式 激光加热方式 电子束加热方式 高频感应加热方式 按能量输入方式来划分，物理蒸发冷凝法可分为以下几种 物料 物料 化学制粉法 化学气相沉积法 化学还原法 电化学制粉法 气相沉积制粉是通过某种形式的能量输入，使气相物质发生气—固相变或气相化学反应，生成金属或陶瓷粉体。 物理气相沉积法 (phisical vapor deposition PVD) 化学气相沉积法 (chemical vapor deposition CVD) 一、化学气相沉积的反应类型 分解反应 2.1.5 化学气相沉积法 化合反应 从气态金属卤化物（主要指氯化物）还原化合沉积制取难溶化合物粉末和各种涂层，包括碳化物、硼化物、硅化物和氮化物等的方法。 二、化学气相沉积制粉原理 1. 化学反应 2. 均相形核 3. 晶粒生长 4. 团 聚 制粉过程包括四个步骤： 化合反应 由上式可知，化学气相沉积反应的控制因素包括： 1）反应温度、2）气相反应物浓度、3）气相生成物浓度 1.化学反应 对一个确定的化学反应，判断其能否进行的热力学判据为： 分解反应 气相反应发生后的瞬间，在反应区内形成了产物蒸气，当反应进行到一定程度时，产物蒸气浓度达到过饱和状态，这时产物晶核就会形成。由于体系中无晶种或晶核生成基底，因此反应产物晶核的形成是个均匀形核过程。 2.均匀形核 结论： 温度越高，过饱和度越大，则临界晶核尺寸越小，晶核形成能越低，对晶体生成越有利。 均相晶核形成之后，稳定存在的晶核便开始晶粒生长过程。小晶粒通过对气相产物分子的吸附或重构，使自身不断长大。理论和实践都表明：晶粒生长过程主要受产物分子从反应体系中向晶粒表面的扩散迁移速率所控制。 3.晶粒生长 颗粒之间由于存在着较弱的吸附力作用，主要包括范德华力、静电引力等，颗粒之间会发生聚集，颗粒越小，则聚集效果越明显，这一现象被称为团聚。对于超微粉末，团聚是一个普遍存在并不容忽视的问题，在实际使用超微粉末时，如果不能有效地解决团聚问题，则粉末就可能失去其特有的性质。 4.团 聚 三、化学气相沉积类型 热分解法 热分解法中最为典型的就是羰基物热分解，它是一种由金属羰基化合物加热分解制取粉末的方法，整个过程的关键环节就是制备金属羰基化合物 第一步：合成羰基镍