Proces usitnjavanja atomizacijom metalnog praha

Metoda za pripremu praha udaranjem ili na drugi način razbijanjem metalnih ili legiranih tečnosti u sitne kapljice pomoću brzog fluida (atomizirajućeg medija), a zatim njihovom kondenzacijom u čvrsti prah. Atomizacija je najbolja metoda za proizvodnju potpuno legiranog praha, koji se naziva prethodno legirani prah. Svaka čestica praha ne samo da ima isti ujednačen hemijski sastav kao i data rastopljena legura, već i pročišćava kristalnu strukturu zbog brzog skrućivanja i eliminiše makrosegregaciju druge faze.

Metoda atomizacije može se podijeliti na dvije vrste: "metodu s dva toka" (drobljenje tekućeg toka legure protokom atomizirajućeg medija) i "metodu s jednim tokom" (drobljenje tekućeg toka legure drugim načinima). Prva se dijeli na atomizaciju plinovitim (helijum, magla, azot, vazduh) i tekućim (voda, ulje) medijem, a druga na centrifugalnu atomizaciju i vakuumsku atomizaciju rastvorenog gasa.

Najčešće korištene metode su atomizacija plinom i atomizacija vodom. U procesu atomizacije, sirovi metal se topi u kvalificiranu tečnu leguru (pregrijanu na 100 ~ 150 °C) u električnoj ili indukcijskoj peći, a zatim ubrizgava u međulonac koji se nalazi iznad mlaznice za atomizaciju. Tečna legura ističe iz dna međulonca i atomizira se u male kapljice kada se susretne s brzim protokom zraka ili vode kroz mlaznicu. Općenito, čestice praha atomizirane inertnim plinom su okruglog oblika s najnižim sadržajem kisika (ispod L00 × 10) i mogu se direktno preraditi u zgusnute proizvode tehnikama termoformiranja kao što je vruće izostatsko presovanje. Većina čestica praha atomiziranih vodom ima nepravilan oblik, visok sadržaj kisika (iznad 600 × 10) i potrebno ih je žariti, ali imaju dobru kompresibilnost i mogu se oblikovati hladnim presovanjem, a zatim sinterovati u mehaničke dijelove.

Gore spomenuta metoda atomizacije se lako industrijalizuje u velikim količinama, ali budući da je tečnost legure u kontaktu sa troskom i vatrostalnim loncem, neizbježno je da se nemetalni inkluzije unesu u dobijeni prah. Stoga je, prema ESR principu, švedska kompanija Soderfors Powder prvo zamijenila međulonac kapaciteta 7 T u ESR (elektrotroska zagrijavanje) uređaj, sadržaj nemetalnih inkluzija u prahu brzoreznog čelika atomizacijom dušika smanjen je na 1/10 prvobitnog sadržaja, a čvrstoća na savijanje ASP praha brzoreznog čelika povećana je sa 3500 MPa na preko 4000 MPa.

Mjera za potpuno i efikasno izbjegavanje kontaminacije oksidima je usvajanje metode atomizacije "jednog protoka", na primjer, metode atomizacije rotirajuće elektrode (vidi metodu rotirajuće elektrode). Pored toga, postoji metoda atomizacije vakuumskim rastvorom koja također može proizvesti sferni prah visoke čistoće. Princip je: kada se plinom prezasićena tečna legura pod pritiskom naglo izloži vakuumu, rastvoreni gas će izaći i proširiti se, uzrokujući atomizaciju tečne legure, a zatim kondenzaciju u prah. Za legure nikla, bakra, kobalta, željeza i aluminija, metoda rastvaranja vodonika može se koristiti za postizanje praha atomizacije vakuumskim rastvorenim gasom.