火花放电制备微纳空心球粉的工艺研究及分析.docx

*火 花 放 电 制 备 微 纳 空 心 球 粉 的 工 艺 研 究 及分 析宋宏伟，李翔龙，张楚( 四川大学制造科学与工程学院，成都 610065)摘要: 初步研究了火花放电制备微纳空心球粉的工艺，对不同的工艺参数下制得的微纳镍粉的表面形貌、空心状况和粒度进行分析，推断出大电流、小脉冲的电参数有利于空心球的成形，初步分析了空心球的成形机理。对未来的研究方向进行了展望。关键词: 电火花腐蚀; 空心镍球; 工艺参数中图分类号: TH162 文献标志码: A 文章编号: 1671—3133( 2011) 11—0090—03Technical study and analysis of hollow micro-nanospheres produced by EDMSONG Hong-wei，LI Xiang-long，ZHANG Chu( College of Manufacturing Science and Engineering，Sichuan Univ．，Chengdu 610065，China)Abstract: The technology of micro-nano hollow ball production by spark discharge has been spreliminary studies． Analyzing the surface morphology，hollow state and particle size of the nickel particles produced at different technological parameters，and inferring that large current and small pulse are conducive to forming hollow balls． The prospect of future research directions have been proposed．Key words: spark erosion; hollow nickel balls; technological parameter微纳空心球粉由于具有特殊的空心结构，相比超细实心粉，其比表面积大、密度小，在物理、化学、电磁 学及光学方 面 展 现 出 特 殊 的 优 异 性 能［1-2］，潜 在 应 用 价值巨大，已成为材料研究领域内一个引人注目的方 向［3］。因此，研究适合工业应用的微纳空心球粉的制 备技术具 有 重 要 意义。目 前 较 常 用 的 制 备 方 法 是 模 板法［4-8］。模板法需要一个用胶体或乳状液滴等制作 的模 板，然 后 在 其 表 面 进 行 组 装、吸附 和 化 学 沉 积 等 反应，最 后 还 需 用 溶 解、煅 烧 和 化 学 反 应 等 方 法 去 除 模板。模板法的制作成本高、工艺复杂、生产效率低、 模板不易 去 除 干 净 且 污 染 环 境。放 电 蚀 除 加 工 在 每 次放电时都从电极表面抛出一些电极材料，电极材料 冷却后成 为 微 粉。该 方 法 已 制 得 纯 金 属、合 金、化 合 物、半导体和陶瓷等多种类型的微粉［9］。Berkowitz 等 人［10］在真空密闭的振荡器中，采用液氮工作液已成功 用电火花 腐 蚀 法 制 得 空 心 球 粉，但 其 加 工 条 件 要 求 高，装置复杂。文 献［3］论 述 了 采 用 电 火 花 腐 蚀 法 制 备空 心 球 镍 粉，理 论 上 采 用 松装 密 度 表 征 空 心 率，而 实际上影响粉末松装密度的因素很多，如粉末颗粒形状、尺寸、表 面 粗 糙 度 及 粒 度 分 布 等。通 常 这 些 因 素因粉末的制 取 方 法 及 其 工 艺 条 件 的 不 同 而 有 明 显 差 别。本文 以 镍 为 成 形 材 料，研 究 不 同 放 电 参 数 条 件 下，微纳空心球粉的成形工艺。1实验本实验采用电解镍块作为工具和工件，以煤油为工作 液 在 E46PM 数 控 电 火 花 成 形 机 床 上 进 行 加 工。用 Nd-Fe-B 强磁对加工后的工作液进行反复吸附得到 镍粉，用 石 油 醚 对 吸得 的 镍 粉 进 行 洗 涤，待 干 燥 后 采 用 JSM25900LV 扫描电子显微镜( SEM) 观察镍粉表面 形貌。采用 Smileview 软件对镍粉进行粒度分析。为了研究适合空心球成形的电参数，笔者通过改 变加工电 流、脉 冲 宽 度 和 脉 冲 间 隙 进 行 多 组 实 验 探 索。电火花腐蚀法制备镍粉的实验参数见表 1。2实验结果分析实验结果显 示，除 了 实 验 一 和 实 验 八 之 外，其 他的8 个 实 验 试 样 在 S