铝粉，俗称“银粉”，其用途广、需求量大、品种多，是金属颜料中的一大类。铝粉生产工艺有多种，包括球磨法、雾化法、冲击粉碎法等。根据制备工艺不同，铝粉可分为球磨铝粉、雾化铝粉和铝屑粉等。

图1 雾化铝粉

最初，铝粉生产采用捣冲法生产，即将铝碎屑加工成细小的片状铝粉。二战期间，由于武器弹药的大量使用，球形铝粉需求量迅速增长，雾化法的出现，不仅有效满足了市场对铝粉功能材料的需求，同时为球磨法生产铝颜料提供了优质的原材料。雾化法由于雾化介质的不同，分为空气雾化法、氮气雾化法和水雾化法，三种生产方法的优缺点比较如表1所示。接下来，我们将具体分析三种雾化方法的异同。

表1 三种雾化方法优缺点比较

一．气雾化法和水雾化法

1.1空气雾化法

空气雾化法是通过喷嘴以压缩空气将熔化的铝液喷成雾状，雾状铝冷凝成粉，然后将铝粉筛分及分级，形成雾化铝粉产品。图2为气体雾化的两种方式。

图2 气体雾化法的两种方式

a— 垂直雾化；b—水平雾化

1—熔池；2—金属熔液；3—高压气管；4—雾化器；5—雾化粉末

1.2惰性气体雾化法

惰性气体雾化法是新近发展起来的铝粉雾化生产方式。它与空气雾化法不同，在于它的生产设备完全密封并充满情性气体。加压的惰性气体通过雾化器将熔融的铝喷成雾状，惰性气体迅速吸收铝中的热量，呈雾珠状的液态铝则急剧冷凝收缩为球形状。已凝固的铝粉在分级器内被分离成各种粒度等级。惰性气体则通过除尘、净化后重复使用。图3为氮气雾化法铝粉制备流程图。

图3 氮气雾化法铝粉制备流程图

1.3水雾化法

水雾化法是用高压水在雾化器内将熔融的铝粉碎成细粉，在水中铝粉通过旋流器分成各种粒度的品级，然后脱去水分成为干燥的铝粉。

二．两种气雾化法的比较

综合来看空气雾化法和惰性气体雾化法均属于气体雾化法，其最大的不同，是雾化气体的选择不同。雾化介质的热传导系数、比热容、密度以及氧化的能力，将影响着不同两种气雾化法产品的品质。首先，来看空气雾化法。

空气雾化法具有生产能力大，成本低，设备简单的优点。但是该方法生产安全性差，在生产过程中铝粉悬浮在空气气流中，运动形成尘雾并伴生静电，当铝尘雾达到相当浓度时遇到火花可能引起爆燃。生产过程中，必须严格控制粉尘，尽可能减少粉尘的产生量，防止粉尘达到最低爆炸浓度，此外，还必须控制氧气的含量以及引燃粉尘的热源，工业生产还可以通过提高环境湿度来进行控制。

除了安全性差外，空气雾化法还存在着制备铝粉纯度不够的问题，高温的铝液容易被空气氧化为氧化铝，细粉收率低，因此难以生产出高质量的球形铝粉。

表2 雾化气体主要参数

表2为常用雾化气体主要参数，在惰性气体中，He分子量小，热传导系数大，比热高，密度小，是惰性气体雾化的理想气体，所制得的粉末最细。且N₂在高温条件下，会与铝发生反应生成氮化铝。但是实际生产中，其相较N₂价格高，故目前气雾厂仍多采用N₂。

惰性气体雾化法较空气雾化法，具有以下优点：

第一， 铝粉在生产过程中没有氧化以及爆炸燃烧的条件，因此整个雾化过程非常安全。

第二， 惰性气体雾化由于有氮气等惰性气体保护，氧化量极少，粉材活性较空气雾化高。

第三， 惰性气体生产的铝粉粒度细，形状接近于球形，应用价值高。

图4 高纯度球形铝粉

不过，由于惰性气体雾化法是在高气密性的环境下进行，因此其对于设备的要求较高，此外，惰性气体也是生产工艺中不可忽视的成本。长远来看，惰性气体雾化法生产雾化铝粉的工艺，无疑是替代空气雾化法的新工艺，尤其以碳分子筛吸附法制取氮气的工业技术的推广，使氮气成本大为降低，为惰性气体雾化法工艺的推广提供了有利条件。

三．水雾化与气雾化的比较

不论是空气雾化还是惰性气体雾化，综合来看，其原理相近，所不同也仅是介质和其它一些微小差别，所生产粉体的粒度也主要在几微米到几千微米之间。气雾化仍存在的缺点有：

①冷却速度较低，一般气体雾化的冷却速度102-103K/s；

②气雾化难以制备超细粉末，采用气雾化制备的铝粉粒度一般较粗，难以制备5um以下的超细铝粉。

通常，水雾化技术应用于制备铁粉等活性较低的粉末，很少用于制备铝粉。这主要是因为铝粉的活性较高，易于和水反应生成氢气，容易产生爆炸危险。同时水雾化过程中，铝粉与水的反应难以控制，铝若发生剧烈氧化，会影响制备出的铝粉的活性。

针对以上问题，科研领域的解决方案是通过抑制剂控制铝和水的反应。例如，北京科技大学的郭志猛等提出采用添加抑制剂控制铝粉的活性，使得雾化介质的pH为4.0，减少氢气产生，并且，pH为4时，铝表面生成的致密氧化膜会起到阻止进一步氧化的作用，以此保证生产安全。目前，相关的研究仍在进行中。

四．小结

根据以上三种雾化方式的比较，可以从雾化介质、粒状形态、液滴冷却速度、用途、成品含氧量几个角度，总结出三种雾化方式的特点，得表2。简言之，雾化方式差别的关键仍是由于雾化介质的不同，引起粒状形态、冷却速度的不同，进而导致铝粉品质的优劣差别。长远来看，氮气雾化法将逐步替代危险性更高的空气雾化法，而随着铝水反应抑制剂的进一步研究，水雾化铝粉的工业化生产也将拥有可期的空间。

表2 三种雾化方式的特点

参考资料

一种水雾化制备铝粉及铝合金粉的方法   郭志猛，曹慧钦，罗骥等

先进控制技术在铝粉生产过程改造中的应用   屈渊博

By：火宣