陶瓷雾化芯粉体常用的4种造粒方法

陶瓷雾化芯是电子烟常用的雾化芯种类之一，其常见制备流程是混料、密炼、制作坯体、烧结成型。其中制作坯体的工艺方法有干压、湿压、注射成型等，如果前期粉体制备很细，流动性会变差，就不能够很好填充模具，导致坯体有缺陷，最终影响烧结成型性能。

所以，陶瓷粉体在密炼之后，通常还有个造粒过程，有些工艺把它叫作喂料，今天就一起来了解一下陶瓷雾化芯粉体常用的4种造粒方法，其中喷雾造粒法应用最为普遍。

图源自FEELM

造粒就是通过在较细的粉体中加入一定量的塑化剂，制成粒度较大、具有一定假颗粒度级配并且流动性好的球体。这个球体叫做团粒，它的质量能够十分显著地影响后续的成型和烧结。而团粒的质量可以通过它的堆积密度和球形来表征。

常用的造粒方法有以下几种：

1、喷雾造粒法

喷雾造粒法是把坯料和塑化剂混合后配置成固相含量一定的浆料，然后用喷雾器将浆料喷入造粒塔进行雾化，就能够得到流动性较好的球状颗粒。这种方法的产量大，适合工业化生产。

生产中通过喷雾造粒可以避免浆料中的各组份再团聚或沉降，从而使料浆保持均匀；同时料浆均匀雾化，可以得到粒度分布均匀且流动性好的球状颗粒。这样的颗粒具有极佳的成型和烧结性能，有助于最终得到高致密度、高抗弯强度的烧结体。

陶瓷雾化芯粉体常用的4种造粒方法

喷雾造粒工艺的过程包括：浆料雾化成液滴、液滴与热气体接触、溶剂蒸发形成颗粒、干燥颗粒与介质分离四部分。其中前三个部分对造粒粉体的性能影响较大。雾化是让料浆形成小液滴，增大浆料的比表面积。而液滴和热气体的混合过程主要是由气体在干燥室中的流动方式影响的。液滴进入干燥室后蒸发速度会很快提高至最大，保持这个速度一段时间后，开始减速，而此时液滴的温度会提高，表面会形成固体壳层，颗粒中的液体会穿透这个壳层干燥，形成干燥的颗粒。

以氮化硅陶瓷粉料的喷雾造粒为例，通常采用离心式或压力式喷雾造粒设备对混合后的氮化硅浆料实行边搅拌边造粒，从而使得氮化硅粉体均匀分布，从而提高氮化硅颗粒的球形度和粉料的流动性，并改善粉料的粒径分布。喷雾造粒过程中温度、压力、供料速度以及搅拌时间、粘结剂的种类等因素对造粒后氮化硅粉料粒径尺寸、分散性具有重要影响。

然而，喷雾造粒颗粒形貌不易控制，易出现空心、表面凹坑等缺陷。此外喷雾造粒所得的粉料通常需要进行有机物的烧除，确保有机物排除彻底以免影响氮化硅陶瓷的烧结性能，因此制定合理的排胶制度，并精确控制排胶过程十分重要。

2、一般造粒法

此种方法是直接在粉料中加入塑化剂，经过混合、过筛得到团粒。一般造粒法的优点是便于操作，但是问题在于团粒的质量较差，球体大小不一，球形不好。

3、加压造粒法

干压造粒

干压造粒是指将粉料通过模具成型，然后破碎、球化的过程。干压造粒的具体步骤为：预压输送→滚压成型→破碎造粒。干压造粒具有造粒效率高、生产成本低等优点。特别地，与一些造粒方法，如喷雾造粒相比，干压造粒所需粘结剂含量非常低，这样可以减少因为粘结剂导致的烧结密度低，气孔多的问题。

冷等静压造粒

冷等静压造粒与干压造粒方法类似，同样是将粉体置于一定压力下成型，再破碎球化的造粒方法。区别在于陶瓷粉体放入特定模具后，再置于冷等静压设备中。冷等静压利用了液体介质不可压缩的特点和均匀传递压力的特点，可实现从各个方向对试样进行均匀加压，确保粉体各个方向所受到的压强均匀且大小不变。粉体经过冷等静压工艺压制成坯体，再通过破碎机破碎，过筛，完成造粒过程。

加压造粒的优点是形成的团粒体积密度大，有利于提高坯体致密度；添加的塑化剂等有机物含量少，后期处理简单；设备和工艺简单；加压造粒的缺点是由于经过破碎机破碎，团粒的形状难以控制，一般很难为理想的球形，且存在噪音和粉尘的问题，对操作人员的健康和生产线环境存在不利影响。

4、冻结干燥法

此方法是把金属盐溶液喷雾到有机液体里面，便可马上冻结。再把冻结物放在低温低压的环境下使其升华，脱水后热分解，最终得到所需粉料。通过此方法得到的颗粒组成均匀，具有良好的成型和烧结性能。但此法不适宜工业中的批量生产，多用于实验室造粒。

参考来源：

梁玥.氧化锆粉体的表面改性处理

王腾飞等.氮化硅陶瓷粉料造粒的研究进展

原文始发于微信公众号（艾邦新消费电子资讯）

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