热等离子法制备高致密球形钼粉颗粒

　　难熔金属(如钼、钨、钽等)及其碳化物的球形粉末流动性好和松装密度大，因此在热喷涂、粉末冶金、焊接等领域得到广泛应用。其中球形钼粉广泛应用于触头材料的制备、热喷涂及粉末冶金近成型工艺等方面。例如，采用球形致密钼粉制备的多孔钼骨架材料，其孔道连通，确保了钼骨架的熔渗通道畅通，可制备组织均匀的钼铜合金材料，保证了采用球形钼粉颗粒制备的钼铜触头材料组织均匀，烧蚀程度基本一致，防止由于材料组织不均匀而产生的局部过度烧蚀或击穿，改善钼铜合金触头的性能，提高其寿命;在热喷涂或等离子堆焊等领域，球形钼粉喷涂得到的涂层更均匀、致密，因而所得涂层具有更好的耐磨性，产品的品质得以提升;在粉末冶金工艺中，压坯在烧结过程中收缩非常均匀，收缩量小，可获得理想烧结坯体材料，利于烧结坯的后续加工;将球形钼粉应用于近成形工艺，可以制得钼异形件，提高原料的利用率，显著降低加工成本[1-3]。

　　难熔金属的熔点高，其他热源难以对其粉体颗粒球形化、致密化，国内外研究机构将等离子技术用于制备致密球形难熔金属粉末[4]。例如，加拿大泰科纳公司的感应等离子球形化设备可以实现金属陶瓷粉体颗粒的球形化，其球形度高，粉体颗粒致密;加拿大PyroGenesis 公司使用直流等离子喷嘴，将3个喷嘴按一定角度对同一个点喷吹，形成一个等离子区域，这种工艺设备的优点是球形化功率大，粉末颗粒球形化充分;日本的研究机构将射频等离子和直流等离子组合，进行了超细钨粉颗粒球化的研究，生产出粒径约为20nm的球形钨粉颗粒;中国科学院过程工程研究所及中国兵器科学研究院宁波分院等研究机构都进行了相关的粉体颗粒球形化试验和研究探索。

　　本文中将热等离子技术用于钼粉颗粒球形化，采用自行研发的工装设备探索钼粉球形化工艺，制备高附加值的球形钼粉，采用电子扫描显微镜、霍耳流速仪和斯科特容量计观测球形钼粉的微观形貌，检测其流速和松装密度。

　　1 工艺原理

　　钼粉颗粒的等离子球化过程如下：将钼粉输送到等离子炬中，利用等离子炬高温将大钼粉颗粒表面熔融，将小颗粒整体熔融;熔融颗粒在表面张力的作用下收缩球形化，在极高的温度梯度下，快速冷却，从而获得球形钼粉颗粒。不同于普通的热源，等离子炬具有如下特点：

　　1)能量集中，中心温度高达上万摄氏度，钼粉颗粒离开等离子焰流后，收集罐体内部温度梯度大，这样的温度场变化极利于钼粉颗粒熔融球形化，其他热源难以满足这样的技术要求[5-6]。