中國粉體網(wǎng)訊 相對(duì)于普通粉體，球形粉體顆粒粒徑較小且分布均勻，表面形貌規(guī)則，粉體的堆積密度顯著增大，可以很大程度上改善粉體的流動(dòng)性和分散性，最大限度地消除團(tuán)聚的影響，同時(shí)粉體內(nèi)部的缺陷得到改善。由于球形粉體具有更優(yōu)異的性能，因此在新科技、新技術(shù)、新產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用。
先進(jìn)粉末冶金技術(shù)
鈦?zhàn)鳛橄冗M(jìn)輕質(zhì)高強(qiáng)度金屬材料，具有比強(qiáng)度高、密度低、耐腐蝕性能優(yōu)異和生物相容性良好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)、化工工業(yè)、生物醫(yī)療等領(lǐng)域。高性能球形鈦粉具有球形度高、流動(dòng)性好、松裝密度高、氧含量低（<0.15%）和粒度細(xì)小等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于先進(jìn)粉末冶金技術(shù)、激光增材制造技術(shù)、熱噴涂技術(shù)等領(lǐng)域。
其中，金屬注射成形技術(shù)是現(xiàn)代塑料注射成形技術(shù)引入粉末冶金領(lǐng)域的一種近終成形技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)中小型高精度復(fù)雜形狀鈦產(chǎn)品的低成本制備。金屬注射成形技術(shù)是以球形鈦粉為原料，鈦粉質(zhì)量是金屬注射成形技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。隨著球形鈦粉應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，高性能球形鈦粉需求量不斷增加，高性能球形鈦粉制備技術(shù)成為國內(nèi)外制粉技術(shù)研究者關(guān)注重點(diǎn)。
球形鈦粉主要制備技術(shù)包括霧化法及球化法，霧化法包括氣體霧化法、離心霧化、超聲霧化法。目前工業(yè)應(yīng)用最廣泛的球形鈦粉制備技術(shù)是霧化法。其他一些球形金屬鈦粉制備方法還處于研究階段，制粉成本高、產(chǎn)量小，尚不能真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。目前各種霧化法制備的鈦粉細(xì)粉（<45μm）收得率較低，因此提高了細(xì)粉的成本。
金屬3D打印技術(shù)
球形金屬粉末是金屬3D打印的核心原料，關(guān)系到3D打印技術(shù)的發(fā)展。隨著金屬3D打印技術(shù)的飛速發(fā)展，球形金屬粉末的市場(chǎng)將保持高增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。2016年3D打印金屬粉的市場(chǎng)規(guī)模約為2.5億美元，據(jù)IDTechEx表示，到2025年，3D打印金屬粉末的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到50億美元。但目前3D打印用球形金屬粉主要由國外廠家壟斷，國內(nèi)生產(chǎn)的球形粉體存在性能不穩(wěn)定、成本高、收得率低等問題。
旋轉(zhuǎn)電極工藝制備的球形鈦粉
針對(duì)3D打印對(duì)金屬粉末性能要求的嚴(yán)格性，目前國內(nèi)具備一定的生產(chǎn)能力，氣霧化法及旋轉(zhuǎn)電極法可以實(shí)現(xiàn)一定規(guī)�；a(chǎn)，球化法還處于實(shí)驗(yàn)室階段，實(shí)現(xiàn)規(guī)�；�有一定的距離，主要存在工藝穩(wěn)定性問題，高端3D打印用金屬基粉末基本依賴進(jìn)口，為此，我國應(yīng)加大技術(shù)投入，借鑒成熟的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，自主研發(fā)新技術(shù)新工藝，促進(jìn)3D打印用金屬粉末制備技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。
多層陶瓷電容器
傳統(tǒng)的多層陶瓷電容器（MLCC）內(nèi)電極為貴金屬Pd-Ag合金或純金屬Pd，這種電極成本非常高。采用Ni金屬作為MLCC的內(nèi)電極材料，取代貴金屬電極來降低MLCC的成本，已成為全球業(yè)內(nèi)人士的共識(shí)。與Pd-Ag體系相比，Ni電極具有成本低（僅為常規(guī)Pd-Ag電極的5％左右的）、化學(xué)穩(wěn)定性良好、電阻率低、對(duì)焊料的耐蝕性和耐熱性好、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于MLCC行業(yè)。
鎳粉掃描電鏡形貌照片
從20世紀(jì)80年代中末期到現(xiàn)在，國外先后有村田（Murata）、TDK以及太陽誘電（TAIYOYUDEN）等公司研究開發(fā)了以Ni為內(nèi)電極的MLCC。目前，賤金屬內(nèi)電極MLCC技術(shù)已經(jīng)成熟，在世界范圍內(nèi)被廣泛接受，國內(nèi)風(fēng)華高科、潮州三環(huán)、宇陽科技等公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)�；a(chǎn)。
然而，賤金屬內(nèi)電極漿料系統(tǒng)（主要指超細(xì)球形鎳粉）本身被國外壟斷，嚴(yán)重影響了該項(xiàng)技術(shù)的國產(chǎn)化。賤金屬內(nèi)電極超細(xì)球形鎳粉的制備和漿料性能的完善，是國內(nèi)MLCC國產(chǎn)化的關(guān)鍵。為了滿足燒結(jié)工藝的要求，用于MLCC內(nèi)電極的鎳粉需要滿足球形度好、結(jié)晶度高、分散性好、粒徑細(xì)小且粒度分布范圍窄等條件。
目前，超細(xì)球形鎳粉的制備方法主要有化學(xué)氣相沉積法（CVD）、物理氣相沉積法（PVD）和常壓液相還原法等。MLCC用超細(xì)鎳粉的生產(chǎn)技術(shù)幾乎由國外企業(yè)掌控，比如日本川鐵（JFE）和東邦鈦（Toho Titanium）采用CVD法生產(chǎn)的超細(xì)鎳粉品質(zhì)高，能夠滿足高容量MLCC的需求；住友金屬（Sumitomo Metal Mining）和昭榮（Shoei Chemical）采用液相法生產(chǎn)的超細(xì)鎳粉球形度和結(jié)晶度低，可以滿足一般MLCC產(chǎn)品的要求。
集成電路封裝
當(dāng)前，球形硅微粉在大規(guī)模集成電路封裝上應(yīng)用較多，并逐步滲透到航空、航天、精細(xì)化工及特種陶瓷等高新技術(shù)領(lǐng)域中，是環(huán)氧樹脂體系中的一種重要填料，可以減少至少30%環(huán)氧樹脂消耗量，有著良好的市場(chǎng)前景�，F(xiàn)階段國際市場(chǎng)在球形硅微粉需求量上已經(jīng)達(dá)到了30萬噸，價(jià)值也為數(shù)百億元。
（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
近年來我國微電子工業(yè)發(fā)展速度很快，集成電路的大規(guī)模和超大規(guī)�；l(fā)展，在封裝材料上有了更高要求，除了超細(xì)以外，在純度要求上也更高，尤其是顆粒形狀上要以球形化為主。球形硅微粉具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）粉體表面流動(dòng)性好，在集成電路封裝中，可以提高粉體的填充量。這樣熱膨脹系數(shù)就越小，介電能力越好，生產(chǎn)出來的電子器件壽命長(zhǎng)，性能更好。2）球化后形成的塑封應(yīng)力集中小，成品率高，這樣會(huì)縮短生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品在運(yùn)輸?shù)冗^程中損壞的可能性。3）球化后得到的顆粒表面形貌規(guī)則，在生產(chǎn)加工成品的過程中減小了模具的磨損，降低了成本，延長(zhǎng)了模具的使用壽命。
但是球形硅微粉的制備難度極大，僅有少數(shù)國家擁有這項(xiàng)技術(shù)。為在高端市場(chǎng)上占據(jù)更多份額，我國很多企業(yè)開始將目光瞄準(zhǔn)球形硅微粉上，相關(guān)技術(shù)也在不斷提升。在制備球形硅微粉的各種方法中，通過物理法制備球形硅微粉，原材料不僅來源廣，價(jià)格也不高，但是需要石英有較高質(zhì)量，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備也有一定要求，如火焰成球法可以在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，發(fā)展?jié)摿^大，將獲得快速發(fā)展。而化學(xué)法制備的球形硅微粉不僅保證了粒徑的均勻，同時(shí)純度也更高，不過在制備過程中對(duì)表面活性劑需求較大，這極大增加了生產(chǎn)成本，且存在的有機(jī)雜質(zhì)清除困難，易出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，工業(yè)化很難實(shí)現(xiàn)。
氧化鋁制品
氧化鋁制品在眾多領(lǐng)域中的應(yīng)用性能與原料粉體顆粒的形貌和尺寸有較大關(guān)系，在不同形狀的粉體顆粒中，球形顆粒具有規(guī)則的形貌，較小的比表面積，較大的堆積密度和較好的流動(dòng)性能，可極大的提高制品的應(yīng)用性能。例如：球形微粉有良好的壓制成型和燒結(jié)特性，對(duì)于制得高質(zhì)量的陶瓷制品極為有利；作為研磨拋光材料，球形氧化鋁可以避免產(chǎn)生劃痕；在石油化學(xué)工業(yè)中，對(duì)氧化鋁載體的孔徑分布和孔結(jié)構(gòu)提出了越來越高的要求，球形氧化鋁粉體可通過調(diào)整粒級(jí)配置來調(diào)控形成催化劑載體顆粒的孔徑及其分布，另外，作為催化劑直接使用的球形氧化鋁可以減少磨損，提高催化劑的使用壽命，從而降低生產(chǎn)成本。
（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
因此，對(duì)球形氧化鋁的制備成為材料研究的熱點(diǎn)問題之一。目前報(bào)道的制備超細(xì)球形氧化鋁的方法主要有：球磨法、均相沉淀法、溶膠-乳液-凝膠法、滴球法、模板法、氣溶膠分解法和噴射法。這些方法制得的球形氧化鋁的顆粒大小從納米級(jí)到毫米級(jí)。
參考資料：
尚青亮，等：3D打印用球形金屬粉末制備工藝，昆明冶金研究院
陸亮亮，等：球形鈦粉先進(jìn)制備技術(shù)研究進(jìn)展，北京有色金屬研究總院
鐘景明，等：超細(xì)球形鎳粉的制備及其表征，中色（寧夏）東方集團(tuán)有限公司
李勇，等：球形硅微粉制備方法與應(yīng)用研究，河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第五地質(zhì)大隊(duì)
施陽和，等：球形粉體的制備方法及應(yīng)用，華東交通大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院
劉潔：超細(xì)球形氧化鋁的制備及其粒度與晶型的控制，沈陽工業(yè)大學(xué)
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