Proces rozmělňování kovového prášku atomizací

Metoda přípravy prášku rozdrcením nebo jiným způsobem rozbitím kovových nebo slitinových kapalin na drobné kapičky rychle se pohybující tekutinou (atomizačním médiem) a následným zhuštěním do pevného prášku. Atomizace je nejlepší metodou pro výrobu plně legovaného prášku, který se nazývá předlegovaný prášek. Každá částice prášku má nejen stejné jednotné chemické složení jako daná roztavená slitina, ale také zjemňuje krystalickou strukturu díky rychlému tuhnutí a eliminuje makrosegregaci druhé fáze.

Metodu atomizace lze rozdělit na dva druhy: „dvouprůtokovou metodu“ (drcení kapalného proudu slitiny proudem rozprašovacího média) a „jednoprůtokovou metodu“ (drcení kapalného proudu slitiny jinými způsoby). První se dělí na plynné (helium, mlha, dusík, vzduch) a kapalné (voda, olej) rozprašovací médium, druhá je například odstředivá atomizace a vakuová atomizace rozpuštěného plynu.

Nejčastěji používanými metodami jsou atomizace plynem a atomizace vodou. V procesu atomizace se surový kov roztaví na kvalifikovanou slitinovou kapalinu (přehřátou na 100 ~ 150 °C) v elektrické nebo indukční peci a poté se vstřikuje do mezipánve umístěné nad atomizační tryskou. Slitinová kapalina vytéká ze spodního otvoru mezipánve a při setkání s vysokorychlostním proudem vzduchu nebo vody tryskou se atomizuje na malé kapičky. Obecně platí, že částice prášku atomizovaného inertním plynem mají kulatý tvar s nejnižším obsahem kyslíku (pod 100 × 10) a lze je přímo zpracovat na zhuštěné výrobky pomocí technik tvarování za tepla, jako je izostatické lisování za tepla. Většina částic prášku atomizovaných vodou má nepravidelný tvar, vysoký obsah kyslíku (nad 600 × 10) a vyžaduje žíhání, ale mají dobrou stlačitelnost a lze je tvarovat lisováním za studena a poté spékat do mechanických součástí.

Výše uvedená metoda atomizace se snadno průmyslově využívá ve velkém množství, ale protože slitinová kapalina je v kontaktu se struskou a žáruvzdorným kelímkem, je nevyhnutelné, že se do výsledného prášku zavádějí nekovové vměstky. Proto švédská společnost Soderfors Powder Company v souladu s principem ESR nejprve vyměnila mezipánvu s kapacitou 7 T ​​za zařízení ESR (elektrostruskové ohřev), obsah nekovových vměstků v prášku rychlořezné oceli atomizací dusíku byl snížen na 1/10 původního obsahu a pevnost v ohybu práškové rychlořezné oceli ASP byla zvýšena z 3500 MPa na více než 4000 MPa.

Opatřením k úplnému a účinnému zamezení kontaminace oxidy je použití metody „jednoprůtokové“ atomizace, například metody atomizace rotující elektrodou (viz metoda rotující elektrody). Kromě toho existuje metoda vakuové atomizace roztokem, která může také produkovat vysoce čistý sférický prášek. Princip je následující: když je plynem přesycená kapalina pod tlakem náhle vystavena vakuu, rozpuštěný plyn uniká a expanduje, což způsobuje atomizaci kapaliny slitiny a následnou kondenzaci do prášku. U slitin s matricí niklu, mědi, kobaltu, železa a hliníku lze k dosažení vakuové atomizace rozpuštěného plynu použít metodu rozpouštění vodíku.