高压电源在电爆法制备超细金属粉末领域的应用

前言

超细粉体材料及应用技术不断地渗透到各个科学领域。由于超细金属粉末具有极大的体积效应和表面效应在磁性、热阻、光吸收、化学活性等防显示出许多特殊性质。电爆法是一种较为理想的超细粉制备方法。本文主要介绍电爆法制备超细粉的主回路结构及高压电源针对此种应用需要做的防护等。

更新历史

2019年11月17日 - 初稿

作者：海伏科技——小涛（转载注明出处）
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制备超细金属粉末的常用方法

目前常用的制备超细粉的方法主要有机械法、物理法、和化学法。

机械法

机械法是利用研磨、气流、液流或超声波等将块状固体破碎成细粉的方法。传统的粉碎设备如球磨机、振动磨等粉末重复接触挤压可能会重新粘连不太适合用于制备超细粉末。气流研磨类似机加工中常用的喷砂技术，利用高速气流中粉料颗粒相互碰撞达到粉碎的目的。

物理法

物理法中以物理气象沉积（PVD）法最为成熟。利用各种热源使原始材料在低压惰性气体中蒸发，然后冷凝在收集器上而支制取细粉末。本文介绍的电爆法也属于物理方法。

化学法

化学法是通过在气相、液相状态下的化学反应生成超微细颗粒的方法。例如我们高中化学课中经常见到的两种澄清液体相互反应生成沉淀，这里的沉淀就是一种超微细颗粒。

电爆法整体结构

电爆法的核心反应器为电爆室，电爆室内充有低压保护惰性气体，如氦气。电爆室的中央有金属细丝，在短时间内（一般为几十至几百微秒）通过大电流，使金属熔断，熔断后电流不会立刻停止，氛围气体以及金属蒸汽在电场的作用下被电离，产生等离子体通道，等离子体继续加热金属使之汽化分散至氛围气体中，电容中的能量释放完毕后金属蒸汽缓慢冷却凝华为金属微粒。

除电爆室外还有用于连续提供金属丝的送丝机构、提供氛围气体的进气抽真空机构、粉末收集机构，以及本文要重点介绍的能量注入机构等。

电爆法电路结构

电爆法制备超细金属粉末电路结构

电爆法制备超细金属粉末的应用属于脉冲功率技术的一种，海伏课堂将陆续更新高压电源应用及脉冲技术的干货文章，请持续关注。

和其他脉冲功率技术一样，电爆法制备超细金属粉末的主回路包含储能电容、放电开关、环路电感、以及负载（这里是金属丝）。可能在有些文章中，环路电感被省略了，因为往往在环路中没有一个电感实体。但是作者建议在脉冲功率技术领域任何情况下都不要忽略环路电感的存在，尤其是快沿功率脉冲系统中，电容内部、开关电弧上、导线上都存在电感，有时几纳亨的电感都会对最终的电流波形产生很大的影响。

除了主回路的器件，还有为储能电容充电的高压电源（高压电容充电电源）及其保护电路。保护电路的作用是放电过程的反峰损坏充电机，关于反峰防护可以参照《高压电源反峰防护》这个系列文章，内有反峰产生的机理以及如何防护。

开关：电爆法制备纳米金属粉末所用的开关可以是气体自击穿开关、气体触发开关、引燃管等，也可以通送丝机构创造开关，海伏科技可以根据您的需求对开关提供设计帮助。

总结

经过多年来在脉冲功率技术领域的持续深耕，海伏科技的工程师们高压电源的抗干扰特性，稳定性，保护电路的选用等有着丰富的经验，我们不单对高压电源负责，一旦达成合作我们会上门现场查看环路连接情况并提出改进建议。另外在系统集成上开发了多款功率脉冲技术领域使用的软、硬件，将我们的产品以系统级交付，得到了客户的一致好评。

参考资料

[1]张周伍;电爆法制备金属超细粉体材料的设备与工艺研究[D];兰州理工大学;2006年