氧化物 / 碳化物陶瓷粉体造粒‑烧结‑球化一体化加工方案

2026/09/01  阅读:28

方案摘要

上海研倍新材料科技有限公司,坐落于上海,是专注高端特种粉体、难熔与陶瓷基新材料研发、定制化加工、标准化产品供应的技术型新材料企业。依托集团南北协同产业布局,上海本部承担粉体研发、湿法处理、造粒改性、等离子球化、粉体分级检测业务;北京研烯新材料基地配套高温气氛烧结、真空热处理等后端热工工序,实现氧化物、碳化物陶瓷粉体从原料预处理、喷雾造粒、颗粒煅烧烧结到射频等离子熔融球化、筛分分级、物性检测全链条服务能力


公司研发团队由材料学教授、博士及资深粉体工艺工程师组成,建有独立粉体工艺实验室,配置激光粒度仪、SEM 扫描电镜、氧氮分析仪、霍尔流动性测试仪、XRD 物相分析仪等全套粉体表征设备,每批次可提供完整可溯源检测报告,可柔性承接50g 科研打样、公斤级中试、百公斤级工业批量订单,服务高校科研院所、增材制造、热喷涂、粉末冶金、先进陶瓷等领域客户,支持来料代工与原料代采加工两种合作模式。


核心业务:氧化物、碳化物陶瓷粉体全流程加工服务

适配基体粉体:氧化物陶瓷:Al₂O₃、ZrO₂、YSZ 氧化钇稳定氧化锆、TiO₂、Y₂O₃、Ta₂O₅等;碳化物陶瓷:WC、WC‑Co、Cr₃C₂、SiC、HfC、ZrC、高熵碳化物等;下游应用:陶瓷 3D 打印 SLM/SLS、热喷涂、干压 / 等静压陶瓷成型、粉末冶金、耐磨复合增强相、功能填料。

1、喷雾干燥造粒服务

针对亚微米 / 纳米级细陶瓷粉体流动性差、送粉易堵粉、成型工艺性差痛点,提供湿法工艺造粒加工。

  • 完整工序:原料细粉真空湿法球磨分散→浆料配方定制(粘结剂、分散剂体系按需调试)→喷雾干燥造粒→筛分分级、除杂质除铁;

  • 输出团聚球形造粒粉体,可控粒度区间 D50:10‑150μm;

  • 工艺可调参数:松装密度、休止角、生坯颗粒强度、内部孔隙率;

  • 适配场景:热喷涂送粉、陶瓷干压成型、等静压素坯制备,可为后续烧结、等离子球化做粉体预处理;

  • 材料适配:氧化铝、氧化锆、YSZ、碳化硅、碳化铬、WC‑Co 金属陶瓷等各类氧化物、碳化物粉料。

2、煅烧‑颗粒烧结服务

分为低温脱胶煅烧与团聚颗粒高温气氛烧结两大工艺模块,依托北京基地高温气氛炉、真空烧结炉实现加工,碳化物体系严格规避氧化脱碳风险。1)低温脱胶煅烧:温度区间 600‑900℃,空气 / 氩气气氛,脱除造粒粉体内部有机粘结剂,消除残碳,用于陶瓷成型造粒料后处理;2)团聚颗粒高温烧结:烧结温度 1200‑1800℃,空气、氩气、真空多气氛可选;提升造粒团聚颗粒自身机械强度,调控颗粒内部孔隙结构;

工艺区分:本工序为粉体颗粒烧结强化,非陶瓷块体烧结,主要用于热喷涂粉体,防止喷涂过程中团聚颗粒破碎失效;碳化物专项管控:WC、SiC、Cr₃C₂等碳化物体系全程采用惰性 / 真空保护气氛,杜绝高温氧化分解风险,针对 WC 体系配套回碳热处理工艺,抑制脱碳生成 W₂C 杂质相。

3、粉体球化两大技术路线

路线 A:团聚‑烧结球化(喷雾造粒 + 气氛颗粒烧结)

造粒后经高温烧结获得类球形团聚烧结粉体,颗粒内部保留可控孔隙,加工成本适中;

  • 优势:产量大、成本可控;热喷涂工况下涂层结合性能优异;

  • 适用:YSZ、Cr₃C₂‑NiCr 热喷涂粉末,不要求完全致密光滑球形的工业场景。

路线 B:射频感应等离子熔融球化(核心优势工艺)

自有多套射频等离子球化系统,炬区温度 8000‑12000K,惰性密闭气氛,粉体毫秒级熔融,依靠表面张力完成球化,快速冷却凝固得到高球形致密粉体。

  • 产品特征:球形度高、表面致密光滑、流动性优异、空心球率可控;粒度区间 15‑100μm;

  • 材料适配:✅氧化物陶瓷(Al₂O₃、ZrO₂、YSZ 等)工艺成熟,参数窗口宽;⚠️碳化物材料:WC‑Co、铸造碳化钨可球化,配套后续回碳热处理消除脱碳问题;SiC、高熵碳化物工艺窗口窄,提供定制化工艺开发;

  • 典型应用:陶瓷 3D 打印、高端热喷涂、精密复合填料、耐磨增强相。


完整可执行工艺链路

原料细粉 → 真空湿法球磨分散 →【喷雾干燥造粒】 →【脱胶煅烧 / 颗粒气氛烧结】 → 筛分分级 →【射频等离子熔融球化】 → 成品粉体 + 全套理化检测报告

材料工艺风险专项管控

  1. 氧化物体系(Al₂O₃、YSZ、ZrO₂):造粒‑烧结‑等离子球化整套工艺成熟,空气、氩气气氛均可,物相稳定性好,工艺调试周期短;

  2. 碳化物体系(WC、Cr₃C₂、SiC、难熔碳化物)

    • 造粒、惰性气氛颗粒烧结技术成熟;

    • 等离子熔融球化过程 WC 易出现脱碳,研倍新材料配套专有回碳热处理工序,修复物相;SiC 高温易挥发分解,采用窄窗口工艺参数做定制化开发;

    • 全高温工序禁止空气环境,统一使用真空 / 高纯氩气保护,规避氧化失效。


可交付检测项目

激光粒度分布 D10/D50/D90、松装密度、振实密度、休止角、霍尔流动性;XRD 物相鉴定;SEM 形貌观测;氧氮含量;杂质元素分析;磁性异物检测。


业务模式与订单柔性

  1. 来料加工:客户提供原始粉体原料,研倍承接造粒、烧结、球化等全部或部分工序;

  2. 原料代采 + 全套加工:代为采购高纯氧化物 / 碳化物原粉,完成全流程加工交付成品;

  3. 订单体量:研发试样 50g 起;公斤级中试;百公斤级量产交付;

  4. 交付物:成品粉体、加工工艺文档、批次检测报告。


应用场景推荐工艺组合说明
热喷涂陶瓷 / 金属陶瓷粉末(YSZ、Cr₃C₂‑NiCr)喷雾造粒 + 颗粒高温气氛烧结 + 筛分团聚烧结粉,成本优,喷涂工况颗粒不易破碎
干压、等静压陶瓷成型造粒料喷雾造粒 + 低温脱胶煅烧去除粘结剂,保障素坯成型性能
陶瓷 3D 打印、高流动致密陶瓷粉体喷雾造粒预处理 + 射频等离子熔融球化高球形高流动性,适配 SLM 送粉打印
碳化物耐磨粉体,规避脱碳氧化喷雾造粒 + 惰性气氛烧结;等离子球化需配套回碳热处理优先团聚烧结路线,等离子球化做专项工艺开发

企业配套延伸能力

除陶瓷粉体加工外,公司同时开展纳米粉体制备、高能机械力化学包覆改性、高熵 / 难熔粉体加工;集团北京研烯基地可承接真空熔炼、热压烧结、靶材、难熔构件加工,可实现粉体‑块体构件上下游一体化配套,便于客户开展新材料完整链条开发验证。


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