固相制粉法按照制备原理可分为两类:一类是将大块物质极细地分割,称作尺寸降低过程,其特点是物质无变化,常用的方法是机械粉碎法(普通球磨、振磨、搅拌磨、高能球磨、喷射磨等)、化学处理法(溶出法)等;另一类是将小单位物质(分子或原子)组合,称作构筑过程,常用的方法有热分解法、固相反应法、机械化学法等。
①机械粉碎法,以单纯的机械力粉碎物料而制取所需粉末的方法。所制粉末分粗粉(20目)、细粉(小于200目的占90%)、微粉(小于325目的占90%)和超微粉(几微米至亚微米,极限不超过0.1微米)。机械粉碎法设备简单、制造方便,适应物料广泛,成本低;为适应物料差异,可采用不同的施力方式,如冲击力、压力、摩擦力、剪切力等。但粉碎时易混入杂质,易使粉料氧化脏化,微粉易发生团聚。若粉碎时加入适当的助磨剂,可消除产品中粗大颗粒,改善产品粒度分布,并降低能耗。按照粉碎设备不同可分为:球磨法,适用于生产脆性金属和氧化物粉末;冷流冲击法,适于制取硬磨料、钨合金、钼、工具钢及铍等金属粉末;流态化床气流磨法,可有效制取微细粉末,适于制取钨矿石、钨合金、氧化锰、氧化镁、纯硅及钱铁硼合金等微细粉末。
②热分解法,由固体原料通过热分解生成新的固相系统的方法。常用作热分解原料的主要有碳酸盐、草酸盐、硫酸盐等。通常热分解反应产物包含气体,气体的生成和排出,可防止生成物收缩和聚团,并且可在反应物母体上产生巨大应变能使所生成的颗粒迅速与母体脱离,防止颗粒的长大,不用再对产品进行分离,易得到高纯产品。其特点为设备简单,用一般电阻加热即可,工艺易于控制,但一般仅限于制备氧化物,大多数情况下产物粒度偏大或团聚较重,要得到超细粉体需要进行二次粉碎。
③固相反应法,将固态反应原料按照所需配比充分混合,利用其固相化学反应直接合成粉体或经机械破碎至所需粒度粉体的方法。传统固相反应法通常指高温固相反应法,固体混合原料是在高温下通过扩散进行化学反应合成粉体,可以制备热分解法所难以制备的碳化物、硅化物、氮化物等以及含两种金属元素以上的氧化物制成的化合物,该方法工艺成熟、操作简便、成本低廉。
④机械化学法,在机械能作用下固态原料反应体系各组元之间发生扩散及化学反应等一系列化学和物理过程,从而合成新的粉体。该方法通常采用高能球磨过程进行,其工艺设备简单、产量高、成本低,能制备出常规方法难以制备的高熔点金属、互不相溶体系的固溶体、超细金属(或金属间化合物)及超细金属陶瓷复合材料。但所制粉体粒径分布不均匀,且球磨过程中易引入杂质。