近来,国内外多家企业咨询非晶中国,请求帮助对接国内非晶粉末企业,大量需求高质量非晶粉末。如此频繁咨询,并积极参与对粉芯试验。这些告诉市场,非晶合金粉末正迎来难得的发展机遇。
非晶中国就非晶合金粉末进行专项市场调研发现,今年我国需求高质量非晶粉末约1600吨(不含非晶带材破碎粉),未来2-3年会形成4000-5000吨市场(不含非晶带材破碎粉)。目前高质量软磁用非晶粉末大部分从日本进口,到达上海口岸价格大约为130元人民币每公斤,涂层用非晶合金粉到达上海口岸价格高达700元每公斤。
为什么我们要研讨?因为国内非晶粉末质量达标不多,数量供应不足!
国内什么时候能生产这样高质量非晶粉末呢?它的生产技术瓶颈在哪里?未来产品主要使用领域及市场在哪里?5月8日深圳非晶粉末国际研讨会,也许你能更加了解非晶合金粉末的技术方案、产业方向和您的方位。
对非晶合金粉末,先简要介绍国内近年来发展现状。
什么是非晶合金粉?
通过特殊工艺形成非晶态合金的粉末,通常称为非晶合金粉末。非晶合金粉末现成为非晶产业应用一大亮点。
非晶粉体的制备方法
目前,国内外较典型的非晶纳米晶粉末制备方法主要有:非晶带材破碎法、雾化法、机械合金化法、化学还原法等。非晶中国官方网站和微信公众号近期连续刊发这方面相关文章,介绍国内非晶粉末制造科研成果。
(1)非晶带材破碎法
借助机械力将非晶条带破碎成所需要粒径的粉末。主要工艺要点为:将纳米晶软磁合金带材在一定的温度下进行脆化处理,将脆化后的带材加工成符合技术要求的粉末。主要缺点为存在着粉末形貌不规则(处理不好就有尖角存在)、粒径分布范围宽和氧含量高等问题。
(2)水汽雾化法
分为水雾化法和气雾化法,利用高速气流或水流作用于熔融液流,使气体或水的动能转化为熔体表面能,进而形成细小的液滴并凝固成粉末颗粒。雾化粉末具有球形度高、粉末粒度可控、氧含量低、生产成本低以及适应多种金属及合金粉末的生产等优点,已成为高性能及特种非晶合金粉末制备技术的主要发展方向。
(3)机械合金化法
通过高能研磨机械设备的高速搅拌、振动、旋转等运动方式,将密集的高强度机械能传递给物质体系,导致物质在固态条件下发生反应实现合金化。
(4)化学还原法
是一种还原反应,利用强还原剂将金属盐水解液中的金属离子还原而得到非晶态沉淀物,经过多次洗剂和真空干燥而得到非晶纳米晶粉末。用化学还原法制备的非晶纳米晶粉末具有产物粒径、形貌及纯度等性质易于控制的优点,另外可以根据性能要求在较宽范围内对粉末的成分进行调整,适合工业化大规模生产。
到目前为止,非晶合金粉末的制备工艺主要有水雾法、气雾法以及使用非晶薄带破碎制粉的工艺。水雾法具有大的冷却速率,可满足制备非晶态粉末的要求。然而,在水雾化过程中,所获得的粉末易形成氧化物,氧含量高;另外,粉末中心部分不能获得非晶态结构的问题,影响器件性能。气雾法由于冷却强度受限,只能制备非晶形成能力强的非晶合金粉末,且生产成本高。直接破碎法的优点在于对物料的选择性不强,材料利用率高,但需对非晶薄带进行脆化退火,很容易由于退火不均造成薄带内部晶化转变的不均匀,而且在破碎后容易产生带有锐角的粉末颗粒,为粉末的后续加工带来困难。但国内青岛云路这个方面探索,取得很多成果,深圳国际研讨会上他们的报告引起很多下游客户关注。
非晶合金粉末主要应用
(1)非晶磁粉芯
随着电子电力、通信工业的发展,传统的非晶带材铁芯、软磁铁氧体及金属磁粉芯等不能满足需求,应用受到限制。主要表现在:①非晶带材铁芯在高频工作时感应涡流导致损耗很大,限制其在高频领域的应用;②软磁铁氧体高频损耗低,但是饱和磁感应强度和磁导率低,不能满足小型化和大电流的发展需求;③金属磁粉芯存在着高频损耗高、直流叠加特性差或者价格昂贵等问题,限制了其应用范围。
非晶磁性粉末由于其优异的软磁性能,可以满足各种电子元器件稳定化、小型化、高频化、大电流、高功率的需求,能极大促进汽车、电子、航空航天领域等高新技术行业的发展。目前,工程师开发出非晶磁粉芯复合材料,该产品具有高磁通密度、良好频率稳定性、优异抗直流偏置性能、极低涡流损耗、恒磁导率、高电阻率、温度稳定性好、价格适中等性能。该产品可广泛应用于风电、家电、光伏等领域,正在逐渐替代传统铁硅、铁硅铝和铁镍等金属磁粉芯产品。国内能规模化生产非晶合金软磁粉的企业有9家左右,大多采取带材破碎法生产,能够独立做雾化企业有3家,但质量和日本等国对比,虽有进步但差距还很大。苏海林教授对非晶磁粉芯现在的技术、未来发展将在5月8日的交流会上进行专题解读。该报告谈到的技术与工艺吸引了多家上市公司的关注。
软磁粉芯可以广泛应用于通讯、能源、新能源汽车、家电产品、自动门控和电感器、滤波器、互感器、逆变器等各种电子元器件的生产上。近年来,粉芯工艺有了新方向,其在智能制造、无人驾驶、5G等产业的需求呈现无限前景。截止今天,我们发现,国内许多知名企业均报名参加5月8日深圳非晶粉末国际研讨会,他们想寻找粉和粉芯以及专家的新成果。
(2)非晶涂层
近年来,国内外对热喷涂非晶合金涂层材料进行了大量研究,尤其在镍基和铁基体系上,取得显著成果,但铝基体系成果格外抢眼。非晶涂层具有卓越的防腐、耐磨性能、耐高温,而且强度高、可后续加工(车、销、磨、抛等),在石油化工、电力、机械、汽车等领域已经有许多工程应用案例。国内企业非晶涂层主要应用于钻具耐磨带、往复泵柱塞、高压球阀修复、叶轮修复、发动机制造、CFB 水冷壁防护、水电站转轮室抗气蚀、船舶防腐等。国内有企业做,但没有形成规模化,还处在小规模打样阶段。
(3)非晶3D打印
激光3D打印是以金属粉末为原材料,通过高能激光束对金属粉末逐层熔化堆积,直接由数字模型一步完成全致密、 高性能、复杂金属零件的“近终成形”制造,这为制备复杂的非晶合金构提供理想的手段。非晶中国一直关注这个方面国内外技术进展,并及时跟踪介绍。
我国有多家高校从事非晶3D打印技术研究,并取得一定成果。
目前,我国的非晶3D打印还处于研究阶段,且取得一定成果。西北工业大学和太原理工大学采用预置粉末的方式激光3D打印Zr (锆)基非晶合金,华中科技大学采用激光选区激光3D打印技术成型Fe基非晶合金,大连交通大学采用同轴送粉激光3D打印技术成型Zr基非晶合金。
国际上美国非晶3D打印即将走向商业化,日本非晶3D打印制定了在2020年度达成每年4亿日元的销售目标,瑞典非晶3D打印拥有专门设备,澳大利亚非晶3D打印受困于晶化,德国非晶3D打印出铁基零部件。
(本材料部分参考网络发布的专题成果,向成果拥有者致谢)
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