Com o rápido desenvolvimento da indústria e da tecnologia modernas, diferentes setores têm exigências cada vez maiores em relação ao desempenho de materiais em pó. Além de apresentarem baixíssimo teor de impurezas, tamanho de partícula fino e distribuição granulométrica estreita, os materiais em pó também precisam ter uma determinada morfologia de partícula. Pós esféricos têm sido amplamente utilizados em indústrias de ponta, como componentes eletrônicos, aeroespacial e impressão 3D, devido ao seu excelente desempenho em termos de morfologia superficial, distribuição granulométrica e fluidez. No campo industrial, o método de atomização é amplamente utilizado e estável para a produção de pós esféricos de grande tamanho. No entanto, para materiais cerâmicos de alto ponto de fusão ou metais refratários, como molibdênio e tungstênio, o método de atomização é difícil de ser aplicado devido a limitações na tecnologia de processo, equipamentos e outros fatores. A tecnologia de esferoidização por plasma, com suas principais vantagens de temperatura ultra-alta e alta densidade de energia, permite a esferoidização e a densificação de pós de materiais refratários. É uma das maneiras eficazes de preparar pós esféricos Com composição uniforme, alta esfericidade e poucos defeitos, tem atraído muita atenção nos campos da fabricação de ponta e de materiais avançados.

O plasma, também conhecido como plasma atômico, é o quarto maior estado da matéria, depois dos estados sólido, líquido e gasoso. É um gás altamente ionizado composto por partículas carregadas (principalmente íons positivos e elétrons livres). Possui características como alta temperatura, grande volume de plasma, alta densidade de energia, rápida transferência de calor e resfriamento veloz. Pode ser usado como fonte de calor de alta temperatura para fundir e esferoidizar matérias-primas, e também pode participar de reações químicas sob atmosferas específicas para sintetizar diversos pós compostos ultrafinos. O princípio fundamental dessa tecnologia é utilizar a temperatura extremamente alta do plasma para fundir instantaneamente ou até mesmo vaporizar pós de matérias-primas com formatos irregulares. As gotículas fundidas se contraem espontaneamente em formatos esféricos sob a ação da tensão superficial e, em seguida, solidificam-se por resfriamento rápido, resultando em pós de alta qualidade, com alta esfericidade e poucos defeitos.

Essa tecnologia apresenta muitas vantagens: 1) Melhoria da fluidez: reduz eficazmente a segregação e aglomeração de pós, especialmente pós finos, e controla efetivamente a qualidade do processo durante etapas da metalurgia do pó, como mistura, carregamento e compactação; 2) Melhoria da densidade de compactação; 3) Redução de defeitos internos; 4) Melhoria eficaz da morfologia: confere ao material uma microestrutura com formato esférico padrão; 5) Redução do teor de oxigênio: a introdução de uma atmosfera redutora durante o processo de preparação pode reduzir significativamente o teor de oxigênio.

De acordo com o método de geração de plasma, ele pode ser dividido em método de esferoidização por plasma térmico de arco de corrente contínua e método de esferoidização por plasma de indução de radiofrequência.

Método de esferoidização por plasma térmico de arco CC
O princípio fundamental é gerar alta temperatura por meio de uma descarga de arco localizada entre a ponta do cátodo e o ânodo, fazendo com que o gás na câmara de reação se transforme em plasma e forme um jato no bocal sob o fluxo de gás. As matérias-primas evaporam e se decompõem em átomos gasosos, e o vapor supersaturado flui para as partes de temperatura mais baixa da câmara de reação, onde nucleia e cresce, transformando-se novamente em partículas esféricas.

Características: O equipamento é relativamente simples, a temperatura termodinâmica na zona do arco pode atingir 104 K, a velocidade de síntese é rápida e o custo é baixo; Existem muitos tipos de nanopartículas que podem ser sintetizadas, tornando-o o método mais amplamente utilizado para sintetizar nanopartículas de metal, óxido de metal e cerâmica de precisão; O tamanho e a morfologia das partículas finais geradas podem ser controlados alterando parâmetros experimentais como taxa de alimentação, condições atmosféricas, potência de entrada e velocidade do fluxo de ar.

Método de esferoidização de plasma induzida por radiofrequência
Este método utiliza excitação por campo magnético de radiofrequência (1-500 MHz) para gerar plasma acoplado indutivamente. O princípio fundamental é que... matéria-prima em pó O material passa por processos instantâneos de fusão e contração sob a ação de um campo elétrico de radiofrequência, formando uma estrutura esférica, que é então resfriada e solidificada para obter um pó esférico, e finalmente cai no dispositivo de coleta.

Características: O plasma de radiofrequência apresenta diversas vantagens, como fonte de calor estável, alta densidade de energia, alta temperatura de aquecimento, resfriamento rápido e ausência de contaminação dos eletrodos. Além disso, proporciona um bom efeito de esferoidização em metais refratários, alterando a morfologia de materiais em pó irregulares, aumentando a esfericidade das partículas e reduzindo a presença de defeitos. Essa tecnologia tem sido amplamente aplicada na preparação de pós esféricos de metais refratários e materiais cerâmicos, como pó de tungstênio, pó de cromo, pó de titânio e suas ligas, quartzo de alta pureza e alumina.

Embora a tecnologia de plasma ainda enfrente desafios como equipamentos complexos, altos custos de investimento e a necessidade de melhorar a produtividade, suas vantagens exclusivas na preparação de pós com alta taxa de esferoidização e alta densidade têm atraído muita atenção.