超细金属粉体是粉末冶金、3D打印、精密铸造、电子封装等高端制造领域的核心基础原材料，其粒径、球形度、纯度、流动性直接决定终端产品的性能与品质。相较于机械粉碎、还原法、电解法等传统制粉工艺，雾化法凭借**粉体球形度高、杂质含量低、粒径可控、适配金属种类广**等核心优势，是目前工业化制备超细、高纯金属粉体的主流技术路径之一。以下，主要介绍气体雾化法、等离子旋转电极雾化法和超声雾化法这三种极具代表性的雾化路线。

一、气体雾化法（GA）

气体雾化制粉（GA）的基本原理是将高纯金属块在真空或惰性气体保护环境下（如真空感应熔炼）加热至熔融状态，利用高速气流冲击金属液流，通过碰撞将气体的动能转化为金属溶体的表面能，使熔融金属流被击碎成细小液滴，然后在气流氛围中快速冷却凝固形成粉末。

按照合金熔炼方式不同，GA法主要分为真空感应熔炼气雾化（VIGA）与电极感应熔炼气雾化两种（EIGA）：

气体雾化装置结构与雾化机制示意图（来源：参考文献）

（1）真空感应熔炼气雾化（VIGA）：是利用真空感应炉熔化金属，采用高压惰性气体直接雾化，所以杂质元素可以得到一定程度的脱除，适用于铁基、镍基、铜等常规金属，具有氧含量低、成分均匀的优点。

（2）电极感应熔炼气雾化（EIGA）：是利用高频感应线圈作为热源 加热熔炼合金，熔体通过锥形尖端熔化，以自由落体方式进入雾化室，经雾化器作用破碎成液滴，并 凝固成粉，该方法能够有效的避免熔炼坩埚和熔体发生反应，更适合制备活泼金属质量分数较高的合金。

气体雾化制粉（GA）的优势在于产能高、成本可控，可实现产业化大规模、同时粉体球形度较好、杂质含量低，材料适配性极强，可制备各类合金粉体；但由于整个过程涉及气动力学、流体力学、传热学等多学科交叉，雾化环境苛刻、过程迅速，破碎过程难以直接观测，存在收率偏低，工艺控制不当易产生卫星粉、空心粉缺陷的问题，需严格控制金属液过热度、气液流量、雾化介质种类、雾化气体压力和温度、雾化器喷嘴构型和导液管几何结构等关键影响因素。

气雾化制粉过程形成的卫星粉形态（来源：参考文献）

二、等离子旋转电极雾化法（PREP）

PREP（等离子旋转电极雾化法）是当前高端超细、超高纯球形金属粉体制备领域的核心先进技术，尤其适配高端精密制造场景对高品质金属粉末的严苛要求。该技术全程无坩埚、无高速气流冲击，利用机械离心雾化完成粉末制备。具体来说，是其将金属或合金制成自耗电极棒料，通过等离子弧将高速旋转的电极端面熔化，电极高速旋转产生的离心力将熔化的金属液甩出形成小液滴，液滴在惰性气体（氩气或氦气）中高速冷却，凝固成为球形粉末颗粒。

等离子旋转电极雾化法原理（来源：参考文献）

相比GA法和UA法，PREP法制备的粉体质量具有突出优势：

（1）球形度高：PREP工艺下金属液滴脱离电极后，在惰性气体氛围中拥有更长的自主球化时间，制备的粉末颗粒球形度极高、表面光洁度优异，具备极佳的流动性与松装密度。

（2）缺陷少：工艺全程无高速气流冲刷破碎金属熔液，规避了GA法极易产生的空心粉、卫星粉、多孔粉等瑕疵。

（3）纯度高：该工艺不使用坩埚，杜绝了坩埚材质脱落、浸润、反应带来的杂质污染问题；同时无高速气流裹挟杂质、且在密闭高纯惰性气体保护体系中，有效抑制了金属粉末的氧化、氮化，粉末氧增量极低、杂质含量可控，可稳定制备超高纯金属粉体。

（4）粒径分布窄：PREP工艺的粉末粒径主要通过电极的旋转速度和电极直径进行控制，在稳定的工艺参数（如转速、电流）下，PERP法可制备出粒度分布区间狭窄，粒度均匀性好的成品。

不过，该技术对原材料要求严苛，原料必须精加工为规整的电极棒料，设备配置复杂，需搭载等离子热源系统、超高速稳定旋转机构、密闭惰性气体保护系统及精准控制系统，设备造价高昂、运维成本高。此外，设备单次装料容量有限，单批次生产效率较低，规模化量产难度较大，生产成本高，适用于高熔点、高化学活性、难熔金属及合金等高附加值粉体的制备。

三、超声雾化法

超声雾化法（UA）的原理是通过与超声工具头直接或间接接触的方式，将超声波的能量传递给待雾化液体，并集中在液-气表面并形成不稳定的张力波，当振动振幅超出临界值时，液滴可克服液体表面张力，由波峰处分离形成雾化液滴。根据超声作用方式，UA法分为接触式超声雾化和非接触式超声雾化两种：

（1）接触式：为传统成熟的超声雾化技术，是将待雾化液体直接输入至超声换能器的工具头表面形成薄液层，在超声振动作用下激起表面张力波实现雾化。该方法由于可将能量直接作用于液相，能量传递损耗极低，雾化效率较高，在生产粒径20μm左右的高球形度金属粉末方面具有很大优势，但因金属熔体与工具头直接接触，易导致粉末污染。

接触式超声雾化技术原理（来源：参考文献）

（2）非接触式：将待雾化液体输入至超声驻波场的声压节点处进行雾化。这种方式的优势在于能够熔体与工具头无接触，完全避免了工具头对熔体的污染和腐蚀，粉末纯度高。但其设备结构复杂，声场分布均匀性要求极高，研发和制造成本高，同时技术相对较新，大规模工业化应用仍在探索阶段。

总体来说，UA法的优势在于其生产的粉体粒径可达亚微米级，粒度分布窄，致密度高，纯度较高，且细粉收得率较高，但受熔体温度影响，易产生氧化物夹杂，同时受限于设备功率，难以实现大批量连续生产，多用于科研、小批量精细生产金属粉体的微细粉制备。

小结

气体雾化法、等离子旋转电极雾化法、超声雾化法作为当下金属粉体雾化制备的主流核心技术，凭借各自独特的工艺原理，形成了差异化的性能优势与应用场景，实际生产中可根据粉体纯度、粒径、产量及应用场景的差异化需求，灵活选择适配的制粉技术，为高端粉末冶金、3D打印、精密电子封装等领域的粉体供给提供核心技术支撑。

参考文献：

李奇,谢君,吴浩,等.雾化法制备用于增材制造的金属粉末研究进展[J].中国粉体技术.

粉体圈Cornage整理