Процес на раздробяване с атомизация на метален прах

Метод за приготвяне на прах чрез раздробяване или раздробяване на метални или легирани течности на малки капчици от бързо движеща се течност (атомизираща среда) и след това кондензирането им в твърд прах. Атомизацията е най-добрият метод за производство на напълно легиран прах, който се нарича предварително легиран прах. Всяка частица от праха не само има същия еднороден химичен състав като този на дадена разтопена сплав, но и усъвършенства кристалната структура поради бързото втвърдяване и елиминира макросегрегацията на втората фаза.

Методът на атомизация може да бъде разделен на два вида: „Двупоточен метод“ (раздробяване на течен поток от сплав чрез поток от атомизираща среда) и „Еднопоточен метод“ (раздробяване на течен поток от сплав по други начини). Първият се разделя на атомизация с газова (хелий, мъгла, азот, въздух) и течна (вода, масло) среда, а вторият - на центробежна атомизация и вакуумна атомизация с разтворен газ.

Най-широко използваните методи са газова атомизация и водна атомизация. В процеса на атомизация, суровият метал се разтопява в квалифицирана течна сплав (прегрята до 100 ~ 150°C) в електрическа или индукционна пещ и след това се инжектира в котел, разположен над дюзата за атомизация. Течната сплав изтича от долния отвор на котел и се атомизира на малки капчици, когато се срещне с високоскоростен въздушен или воден поток през дюзата. Като цяло, праховите частици, атомизирани с инертен газ, са кръгли по форма с най-ниско съдържание на кислород (под L00 × 10) и могат да бъдат директно превърнати в уплътнени продукти чрез термоформовъчни техники, като например горещо изостатично пресоване. Повечето от праховите частици, атомизирани с вода, имат неправилна форма, високо съдържание на кислород (над 600 × 10) и се нуждаят от отгряване, но имат добра свиваемост и могат да бъдат оформени чрез студено пресоване, а след това синтеровани в механични части.

Гореспоменатият метод на атомизиране е лесен за индустриализиране в големи количества, но тъй като течната сплав е в контакт със шлаката и огнеупорния тигел, е неизбежно да се въведат неметални включвания в получения прах. Следователно, съгласно принципа на ESR, шведската компания Soderfors Powder Company първо замени леярския котел с капацитет 7 T в устройство за ESR (електрошлаково нагряване), съдържанието на неметални включвания в праха от бързорежеща стомана чрез азотно атомизиране беше намалено до 1/10 от първоначалното съдържание, а якостта на огъване на праха от бързорежеща стомана ASP беше увеличена от 3500 MPa до над 4000 MPa.

Мярката за пълно и ефективно избягване на замърсяване с оксиди е прилагането на метод на атомизиране с „един поток“, например метод на атомизиране с въртящ се електрод (виж метод с въртящ се електрод). Освен това, съществува метод на атомизиране с вакуумен разтвор, който може да доведе до получаване на сферичен прах с висока чистота. Принципът е: когато свръхнаситена сплав-течност под налягане внезапно се изложи на вакуум, разтвореният газ ще излезе и ще се разшири, което ще доведе до атомизиране на течността от сплавта и след това ще се кондензира в прах. За матрични сплави на никел, мед, кобалт, желязо и алуминий, методът на разтваряне на водород може да се използва за постигане на прах с атомизиране с вакуумен разтворен газ.