金屬粉末制備及金屬粉末輸送過程氣氛氧含量在線監測的必要性

更新時間：2024-07-24

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金屬粉末是指尺寸小于1mm的金屬顆粒群。包括單一金屬粉末、合金粉末以及具有金屬性質的某些難熔化合物粉末，是粉末冶金的主要原材料。應用于微細不銹鋼、鐵合金、鎳合金、銅合金、磁性材料、儲氫材料、3D打印等領域。

金屬粉末制備方法：

粉末制備技術是現代粉末冶金學和產品產業化的基礎，目前制備金屬粉末的主要方法有霧化法、氣流沖擊法、機械粉碎法、旋轉電極法、電化腐蝕法、還原法等。

氣霧化法，其原理是利用高速惰性氣體沖擊金屬熔體，通過碰撞將氣體的動能轉化為金屬熔體的表面能，使熔融金屬流被擊碎成細小液滴，然后在氣流氛圍中快速冷卻凝固形成粉末。

還有一種就是氣流沖擊法（惰性氣體保護氣流粉碎系統），其原理是通過高壓氣體（可達音速或超音速）與物料在設備內部進行高速撞擊、摩擦和剪切，從而實現物料的迅速破碎；一般采用的是N?、Ar、He、CO?等作為粉碎氣源。進料、粉碎、分級、輸送、分離及包裝等整個過程中物料均在惰性氣體保護下完成，從而滿足了安全、防爆、環保、節能等生產要求。

為什么要測氧含量：

目前，不管是霧化法還是氣流沖擊法，都是在真空或惰性氣體作為保護氣的環境下進行的，以此來降低粉末中的氧(元素)含量及雜質含量，提高粉末的純度。有研究表明，粉末中的氧(元素)基本上是熔煉過程中帶入的。所以，不管是在母合金制備還是霧化過程中都要保持真空或惰性氣體環境。

氧作為一種化學性質活潑的元素，極易和其他元素發生氧化反應，從而影響粉末產品的物理性質進而影響產品質量。如果是易燃易爆的鎂粉、鋁粉，氧氣含量超標不僅會影響產品質量還會存在爆燃的安全風險。

除了制備過程，金屬粉末輸送過程也需要監測氧氣含量，粉末輸送一般采用氣力輸送系統，即使用壓縮空氣或惰性氣體作為動力源，精確控制氣體的速度和壓力，使金屬粉末在管道內處于懸浮狀態，向目標位置輸送。輸送過程中如果管道存在泄漏點或密閉性有問題，導致空氣進入輸送管道，也會導致氧含量上升，進而影響粉末品質或造成安全風險。

金屬粉末制備及輸送過程的氧氣含量測量主要有以下幾個原因：

控制產品質量：氧氣含量高可能會影響金屬粉末最終的機械性能和化學穩定性。
控制工藝過程：在金屬粉末的生產和處理過程中，過高的氧氣含量可能指示了原材料的質量問題或加工過程中的缺陷，需要調整工藝條件來確保產品質量。
確保生產安全：易燃易爆金屬粉末制備及輸送過程，氧氣含量超標會影響工藝安全。

總體來說，測量金屬粉末中的氧氣含量是為了確保最終產品的質量和性能，并優化生產過程為了確保產品的質量和工藝的穩定性，以下是相關

工藝監測點：

保護氣置換后氧含量：在粉末制備開始前，檢測惰性氣體置換后微量氧氣含量，以確保其符合運行標準。
反應過程的氧氣含量：在反應過程實時監測氧氣含量，實時監測工藝過程。
粉末輸送管道的氣氛監測：在粉末輸送過程中，監測輸送管道中的氣體成分，確保氣體環境適合粉末的穩定性。
密封系統的氧氣含量：確保存儲和輸送系統的密封性良好，防止外部氧氣滲入。

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金屬粉末制備及金屬粉末輸送過程氣氛氧含量在線監測的必要性