金属粉末的制取是粉末冶金的基础，而离心雾化制粉是一种典型的制粉技术。本文介绍了离心雾化制粉的起源与发展历程、技术原理及其主要应用。并基于专利梳理了离心雾化制粉专利技术的发展趋势，并对该技术领域的国内的专利申请趋势进行了简要的统计和分析。
标签：粉末冶金；离心雾化；专利申请
1 離心雾化制粉概述
粉末冶金的生产工艺是从制取原材料——粉末开始的。这些粉末可以是纯金属，也可以是非金属，还可以是化合物。金属粉末的制取方法可以分为机械法和物理化学法两大类：机械法制取粉末是将原材料机械地粉碎而化学成分基本上不发生变化的工艺过程；物理化学法则是借助化学的或物理的作用，改变原材料的化学成分或聚集状态而获得粉末的工艺过程。
机械法主要包括机械粉碎法和雾化法，其中离心雾化是雾化法的一种。离心雾化是将金属熔体落到高速旋转的圆盘，在离心力作用下从圆盘上高速离散飞出的过程，雾化的效果或快凝的速度主要取决于圆盘的转速。离心雾化通常包括旋转圆盘法、旋转坩埚法、旋转电极法等[1]。
2 离心雾化制粉的发展
粉碎熔融金属的雾化法是在三十年代建立的，当时只有交叉喷射方式，后来演进到V型喷射、铅笔式喷射，到了四十年代于德国出现了旋转圆盘雾化——这是早期的利用离心力雾化的装置，可以看作现代离心雾化的前身。五十年代主要是环缝式（或环孔式）雾化，六十年代则出现了真空雾化，可溶性气体雾化，氩气循环雾化，高压水雾化，而旋转电极法和旋转坩埚法也是产生于六十年代，最开始是应用在制作核燃料和某些陶瓷材料，到七十年代则将此法应用到更广泛的金属及其合金粉末的制取，并出现了电子束旋转盘制粉法。
1970年代美国的铁粉产量为429000吨/年，而同年度在美国和加拿大建成的能够生产那些对氧亲和力强的金属（如Ti、Cr、Al、Mn等）及合金粉的总产量为284000吨/年，其中用雾化法生产的量为168000吨/年，在1972年用在高温、高强度合金方面的量接近100吨。目前旋转坩埚法的生产速度可以达到1kg/分钟，旋转电极法则为2kg/分钟，而电子束旋转盘制粉法每次可雾化70公斤。现在，世界上已有许多国家用此法生产粉末。
3 国内离心雾化制粉专利分析
国内离心雾化制粉技术专利申请量趋势及构成如图1所示。由于中国专利制度于1985年才设立，在这之前显然没有任何专利申请，但各大院校、科研机构和生产厂家已经有关于离心雾化制粉技术的研究。2000年之前相关专利的申请量都比较少，进入新千年后有了飞速的发展。在这之中，实用新型一直占据比较小的比例，但到了最近5年有了明显增加，可能是由于离心雾化制粉的相关方法已趋于成熟，更多的是对设备的改进。
国内离心雾化制粉技术方面的专利申请量最多的来自日本。日本在离心雾化技术乃至整个粉末冶金方面都处于世界领先地位，日本的相关企业也很重视中國市场。第二多的申请量来自北京，以科研机构和高校为主，如北京科技大学、北京工业大学、北京有金属研究总院等。湖南的新材料企业在国内实力较强，该地区大部分的申请来自企业。
国内离心雾化制粉技术相关专利的申请人有一定的数量（不包括在中国申请专利的外国企业），但每个申请人的申请量都只有几件，没有哪个申请人在离心雾化制粉技术方面有特别系统的研发。
株洲弗拉德科技有限公司主要研发的是立式超高温连续球化炉，使用多个加热通道对金属进行加热，并用锥形甩盘进行球化，具有产量高、能耗低的特点[2]；陕西宝鸡海宝特种金属材
料公司的张建利研发重点关注旋转电极法雾化制粉，其使用等离子辅助旋转电极制备了高温合金GH4648、钛合金Ti60、TC4、硬质铝合金2A12金属小球；中南工业大学的研究人员主要研发了喷射、旋转二次雾化装置以及雾化粉末的快速冷凝装置；北京有金属总院的研究人员主要关注用离心雾化法制备具有一定晶粒形貌的金属粉末[3]。
4 结语
离心雾化制粉技术是随着整个现代粉末冶金行业的发展而发展的，从20世纪前叶的起步到七、八十年代的快速发展到如今的成熟。几个机械工业大国日本、美国、德国也是离心雾化制粉技术相关专利的申请大国，而相关专利的申请人主要是钢铁、机械制造、新材料企业。中国在专利制度建立后，离心雾化制粉技术领域的相关专利申请也逐步发展，但并没有在这方面特别突出的企业或院所。离心雾化制粉技术已基本成熟，国内的相关研究人员应把重点放在如何优化工艺、改善细节，从而在实际生产中能够提高生产效率和产品质量。
参考文献：
[1]王盘鑫.粉末冶金学[M].北京：冶金工业出版社，1997：15-28.
[2]株洲弗拉德科技有限公司.立式多通道超高温感应加热连续球化炉.CN101797647A [P].20100811.
[3]北京有金属总院.一种细晶团聚体形貌的钴粉及其制备方法. CN101829786A[P].20100915.
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