Měli byste znát tyto body o výrobě prášku pro atomizaci kovů!

Atomizace se týká mechanického způsobu rozmělňování roztaveného kovu na částice menší než 150 μm. Na základě atomizačního média a principu ji lze rozdělit do čtyř kategorií: atomizace vody, atomizace plynu, atomizace plazmatu a atomizace ultrazvukem.

Klasifikace a aplikace výroby práškových atomizačních kovů

1. Atomizace vody

Proces výroby kovového prášku pomocí atomizace vody má dlouhou historii. V dávných dobách lidé nalévali roztavené železo do vody, což způsobilo, že prasklo na jemné kovové částice, které se používaly jako suroviny pro výrobu oceli. Někteří lidé dokonce lili roztavené olovo přímo do vody, aby vyrobili olověné pelety. Princip použití vodní atomizace k výrobě hrubého slitinového prášku je stejný jako výše zmíněný způsob způsobení vody, aby praskla roztavený kov, ale s významným zlepšením účinnosti rozmělňování. Průběh procesu je znázorněn na obrázku 1.

Použití: Rozprašování vody má výhody krátkého procesního toku, nízkých nákladů a minimální tvorby průmyslového odpadu, díky čemuž je vhodné pro výrobu produktů nízkého - až středního -rozsahu, kde je cena významným problémem. Atomizace vody však produkuje prášky se špatnou sféricitou a vysokým obsahem kyslíku a nelze ji použít pro chemicky reaktivní kovy.

2. Atomizace plynu

Proces rozprašování plynu lze zhruba popsat následovně: během volného pádu se kapičky kovu zušlechťují a podléhají laminární fibróze v důsledku střihu a stlačování plynu. Když kapičky opustí účinnou atomizační zónu, vnější tlak se sníží, což vede k samovolnému rozbití-v důsledku tlakové nerovnováhy.

Mezi mnoha způsoby výroby práškových materiálů tvoří atomizace plynem 80 % z celkového počtu. Způsoby rozprašování plynu lze dále rozdělit na následující typy podle topných těles zařízení:

Výroba atomizačního prášku kovu: Věci, které byste měli vědět!

2.1 Metoda rozprašování inertním plynem s vakuovou indukcí (metoda VIGA)

Kvůli omezením v hardwaru a kelímcích je teplota ohřevu při vakuovém indukčním tavení často omezena na maximum 1500–1600 stupňů. Kromě toho použití keramických kelímků a trysek vnáší do taveniny slitiny nečistoty, které ovlivňují čistotu připraveného kovového prášku. 2.2 Metoda atomizace plynem s indukčním plazmovým tavením (metoda PIGA)

Za prvé, metoda PIGA využívá plazmový zdroj tepla, čímž zlepšuje stabilitu a účinnost zdroje ohřevu, zejména u vysokoteplotních{0}}kovů. Za druhé, metoda PIGA používá vodou chlazený měděný kelímek-. Když roztavený kov proudí do kontaktu s vodou chlazeným měděným kelímkem, vytvoří se na povrchu kelímku základní kovová vrstva, která brání přímému kontaktu mezi proudem roztaveného kovu a stěnou měděného kelímku, čímž se zlepšuje čistota připraveného kovového prášku.

2.3 Metoda atomizace plazmovým hořákem (PA metoda)

Metoda PA funguje tak, že se kovový drát roztaví přidáním do zdroje plazmového tepla určitou rychlostí přes rovnačku. Kapičky roztaveného kovu jsou poté atomizovány vysokotlakým-plynem. Prášky připravené metodou PA se vyznačují vysokou sféricitou, vysokou čistotou a nízkým obsahem kyslíku. Protože však jeho surovinou je drát, zvyšuje náklady na suroviny a omezuje typy kovových prášků, které lze připravit.

2.4 Metoda atomizace tavným plynem s indukčními elektrodami (EIGA)

Metoda EIGA používá jako elektrodu před-vyrobenou slitinovou tyč. Rotační tyčová elektroda je tavena a atomizována indukční tavicí cívkou a řízenou vertikální rychlostí posuvu. Její pracovní princip odhaluje, že metoda EIGA má tu výhodu, že eliminuje potřebu keramického kelímku, snižuje nečistoty v předslitiny a výrazně zlepšuje čistotu atomizovaného prášku. Metoda EIGA má však také významné nevýhody: cena před-vyrobené slitinové tyče je vyšší než cena slitinových ingotů a stejnoměrnost tyčové slitiny má významný dopad na chemické složení atomizovaného prášku; řízení rychlosti tavení kovové tyče je obtížné, snadno způsobuje přerušení toku a zlomení tyče, což vede k zablokování vodicí trubice.

3. Metoda atomizace plazmovou rotační elektrodou

Plazmová atomizace rotační elektrodou (PREP) je metoda přípravy kovového prášku založená na principu vysokorychlostní rotační odstředivé atomizace elektrodových tyčí. Touto metodou lze vyrábět neadhezivní, vysoce-kulaté prášky s nízkým-kyslíkem-obsahem-s velikostí částic 70–130 μm. Vzhledem k požadavku na vysokou rychlost otáčení elektrody však nemůže produkovat velké množství- vysoce výkonných sférických mikroprášků s velikostí částic menší než 45 μm. Prášky vyrobené touto technologií mají výhody, jako je dobrá tekutost, nízké inkluze plynu a málo nebo žádné satelitní prášky, a našly důležité aplikace v jaderném průmyslu, letectví a biomedicíně.

Pracovní princip: Vysokoteplotní plazmová pistole roztaví koncovou plochu vysokorychlostní rotující elektrodové tyče- do tekutého filmu. Kapalný film se působením vysoké-odstředivé síly rozpadá na kapičky. Drobné kapičky se ochlazují a tuhnou v inertní atmosféře a působením povrchového napětí tvoří kulovité prášky. Technický princip je znázorněn na obrázku 3.

Vyhlídky použití: Kovové prášky vyrobené technologií PREP jsou široce používány v leteckém, lodním, energetickém a chemickém průmyslu, ve výrobě špičkových{0}}zařízení a v biomedicíně. V posledních letech s rozvojem nově vznikajících průmyslových odvětví, jako je technologie výroby kovových přísad, technologie PREP ukázala slibné aplikační vyhlídky díky vynikajícím vlastnostem kovových prášků, které vyrábí. Po desetiletích vývoje dosáhla technologie PREP v mé zemi významného pokroku v kvalitě prášku a kapacitě zařízení. Stále však zaostává za vyspělými zahraničními technologiemi v oblastech, jako je výtěžnost jemného prášku a příprava žáruvzdorných kovových prášků.

4. Metoda ultrazvukové atomizace

Ultrazvuková atomizace jako nová technologie atomizace přenáší ultrazvukovou energii do kapaliny, která má být atomizována, a rozbíjí ji přímým nebo nepřímým kontaktem s hlavou ultrazvukového nástroje. Touto technologií přípravy prášku lze získat kulovité kovové prášky s dobrou sféricitou a úzkou distribucí velikosti částic. Má také významné výhody, jako je jednoduché vybavení a procesy, vysoká ovladatelnost a nízké náklady, zejména při přípravě vysoce{2}}výkonných sférických kovových prášků s velikostí částic menší než 20 μm.

4.1 Kontaktní technologie ultrazvukové atomizace

Princip atomizace: Tekutina, která má být atomizována, je přímo přiváděna na povrch nástrojové hlavy ultrazvukového snímače a vytváří tenkou vrstvu kapaliny. Při působení ultrazvukových vibrací tato tenká vrstva kapaliny generuje vlny povrchového napětí. Když amplituda kapiček kapaliny na povrchu překročí amplitudu hlavy nástroje, jsou kapičky vyvrženy a atomizovány na menší kapičky, jak je znázorněno na obrázku 4. Během atomizace tloušťka tenké vrstvy kapaliny výrazně ovlivňuje atomizační efekt, omezuje hmotnostní průtok kapaliny a tím omezuje zlepšení rychlosti atomizace.

Vyhlídky na použití: Technologie kontaktní ultrazvukové atomizace se používá hlavně při výrobě kovových prášků s nízkým{0}}tavením-. Ve srovnání s jinými atomizačními metodami dokáže efektivněji produkovat kulovité prášky o velikosti úzkých -částic- s velikostí částic přibližně 20 μm. Tato atomizační metoda má však významná omezení při výrobě kovových prášků s vysokým -bodem tání- a vysoce korozivních.

4.2 Bezkontaktní technologie ultrazvukové atomizace-

Bez{0}}kontaktní atomizace zahrnuje hlavně vložení kapaliny, která má být atomizována, do uzlu akustického tlaku ultrazvukového pole stojatých vln, jak je znázorněno na obrázku 5.

Technologie bez{0}}kontaktní ultrazvukové atomizace (USWA), kdy kapalina, která má být atomizována, nepřichází do kontaktu s hlavou nástroje, nabízí významné výhody při atomizaci roztavených kovů nebo jiných kapalin. Může se také pochlubit vysokou výtěžností prášku a účinností atomizace při přípravě kovových prášků s velikostí částic přibližně 10 μm.

Vyhlídky na uplatnění:

Výzkum ukazuje, že technologie bez{0}}kontaktní atomizace nabízí bezkonkurenční výhody oproti jiným technikám atomizace při přípravě kovových prášků z tavenin s vysokou -viskozí. Tato technologie je však stále nevyzrálá a zatím nemůže splnit požadavky velko-výroby v továrnách. Vzhledem ke svým významným výhodám při výrobě jemných částic kovových prášků s vysokým-bodem tání-vysokou-viskozitou- je tato technologie připravena pro širokou budoucnost trhu.

S rozvojem výrobních oborů, jako je aditivní výroba, prášková metalurgie, vstřikování prášku, procesy povrchového lakování a technologie 3D svařování, budou požadavky na atomizační metody stále přísnější. Jak se atomizační metody neustále vyvíjejí a zdokonalují, budou mít ještě větší vyhlídky.