Metallipulbri valmistamise tehnoloogia

Leiutis käsitleb meetodit ja protsessi metallipulbri valmistamiseks pihustamise teel.

Taustatehnoloogia

1820. aastatel kasutati õhupihustamist värviliste metallide pulbrite valmistamiseks ning 1950. ja 1960. aastatel kasutati seda laialdaselt metalli- ja sulamipulbrite tootmiseks. 1970. aastate lõpus ja 1980. aastate alguses, arvutitehnoloogia ja kaasaegse juhtimistehnoloogia arenguga, algas pihustamine jõulise arengu perioodil. Praegu on tavapärase gaasipihustamise skeemiks vedelgaasi, näiteks vedela lämmastiku ja vedela argooni kasutamine pärast kuumutamist gaasistamiseks, seejärel kõrgtemperatuurse kõrgsurvegaasi kasutamine vedela metalli osakesteks pihustamise teel. Nüüd on gaasipihustamine pigem inertse gaasi või kõrgsurveõhu kasutamine. Puuduseks on gaasist inertse gaasi muutmine vedelaks ja seejärel rõhuks, mis suurendab kulusid ja tekitab ohtlikke olukordi transpordis.

Leiutise eesmärk on pakkuda meetodit metallipulbri valmistamiseks pihustamise teel ja lahendada metallipulbri valmistamise kõrge maksumuse probleem. Tehnilise probleemi lahendamiseks pakub leiutis meetodit metallipulbri valmistamiseks pihustamise teel, mis hõlmab järgmisi etappe: vedeliku pihustit eelsoojendatakse ja aurustatakse gaasilise pihusti saamiseks, kusjuures pihusti on vedel atmosfääris temperatuuril 10–30 °C ja metallipulber saadakse gaasilise pihusti juhtimisel pihustialusele ja metallivedeliku gaasilise pihustamise teostamisel. Pihustatud aine on aine, mille keemistemperatuur on vahemikus 50–200 °C. Kusjuures pihusti on etanool või pihusti on etanooli ja vee segu. Pihusti on vesi ja enne vedeliku pihusti eelnevat survestamist, kuumutamist ja gaasistamist hõlmab pihusti ka järgmisi etappe: hapniku destilleerimine ja eemaldamine, toorvee steriliseerimine ja deioniseerimine puhastatud vedela vee saamiseks. Toorvesi on mis tahes vesi kraanivees, merevees või destilleeritud vees. Metallist vedeliku gaasiline pihustamine hõlmab järgmist: aurustatud pihusti pihustab metallilist vedelikku rõhul vähemalt 1,1 MPa ja temperatuuril, mis ei ole madalam pihusti keemistemperatuurist.

Kusjuures pärast metallivedeliku gaasipihustamist ja metallipulbri saamist hõlmab metallipulbri redutseerimise protsess ka järgmisi etappe. Kusjuures pärast metallivedeliku gaasipihustamist metallipulbri saamiseks kogutakse pihustuspihustist väljuv gaasipihustus. Käesolev leiutis pakub meetodit metallipulbri valmistamiseks, pihustades ainet, mis on vedel atmosfääris temperatuuril 10 °C kuni 30 °C, kusjuures aerosoolid on vedelas olekus. Võrreldes inertse gaasi ja lämmastikuga, mis on normaaltemperatuuril ja -rõhul gaasilised, ei pea leiutis pihustatud materjali gaasilisest olekust veeldama, vähendades seeläbi vedela pihustatud materjali saamise kulusid; normaaltemperatuuril ja -rõhul on pihusti vedel, seega ei ole transportimisel vaja kõrgsurvetransporti, mis vähendab transpordikulusid ja pihusti ohtlikkust. Kokkuvõttes võib leiutise pakutav metallipulbri pihustamisega valmistamise meetod oluliselt vähendada pihustatud materjali materjalikulu, vähendades seeläbi metallipulbri ettevalmistuskulusid. Leiutise teostusvariandi või eelneva tehnika taseme tehnilise skeemi selgema pildi andmiseks on allpool esitatud teostusvariandis või eelneva tehnika taseme kirjelduses kasutatavate jooniste lühikirjeldus, lisatud joonised on vaid mõned käesoleva leiutise teostusvariandid ja teisi lisatud jooniseid saavad selle valdkonna tavalised tehnikud hankida ilma loomingulise vaevata. Joon.

Joonis fig. 1 näitab metallipulbri pihustamisega valmistamise meetodi vooskeemi ja joonis fig. 2 näitab pihustustorni lokaalset struktuuriskeemi.

Selleks, et tehnikavaldkonnas tegutsevad inimesed saaksid leiutise skeemist paremini aru, selgitatakse järgnevat üksikasjalikumalt lisatud jooniste ja konkreetse teostusvariandi abil. Ilmselgelt on kirjeldatud teostusvariandid ainult osa leiutise teostusvariantidest, mitte kõik. Leiutise teostusvariantide põhjal kuuluvad kõik muud teostusvariandid, mille on valdkonna tavalised tehnikud saavutanud ilma loomingulist tööd tegemata, leiutise kaitse alla. Nagu on näidatud joonisel 1, on joonisel 1 kujutatud leiutise teostusvariandis esitatud metallipulbri pihustamisega valmistamise meetodi vooskeem, mis võib hõlmata järgmist: etapp S1: rõhu all oleva vedeliku pihusti eelaurustamine gaasilise pihusti saamiseks. Selles teostusvariandis viitab pihusti ainele, mis on normaaltemperatuuril ja -rõhul vedel. Täpsemalt võib see olla aine, mis on vedel atmosfääris temperatuuril 10 °C kuni 30 °C. Etapp S2: gaasiline pihusti juhitakse pihustusalusele ja metallivedelik pihustatakse gaasiga, et saada metallipulber.

Tuleb märkida, et kuna vedela metalli pihustamiseks kasutatakse gaasi, tuleks pihusti gaasilist olekut pihustusalusele sisestamisel säilitada; lisaks, kui pihustit kasutatakse vedela metalli pihustamiseks, pihustatakse vedelat metalli kõrge rõhu all, mis sarnaneb tavapärase metallipulbri valmistamise pihustamisega. Nagu on näidatud joonisel 2, on joonisel 2 kujutatud leiutise teostusvariandi pihustuspihusti lokaalse struktuuri skemaatiline diagramm. Metalli pihustamise käigus voolab metallivedelik 2 allapoole pihustuspihustusplaadi 1 kohalt; samal ajal pihustatakse pihustusgaasi läbi joakanali 3 allapoole voolava metallivedeliku 2 mõlemale küljele, tekitades metallivedelikule 2 löögi, mis omakorda tekitab pulbrilise metalli. Enamik praegu kasutatavatest pihustatud gaasidest on lämmastik või muud inertsed gaasid. Kuid tööstuslikus transpordis tuleb see gaas madalal temperatuuril ja kõrgsurvel transportimisel sageli esmalt jahutada ja vedelikuks kokku suruda. Esiteks on normaaltemperatuuril ja -rõhul gaasilises olekus vedela lämmastiku või inertse gaasi veeldamine suhteliselt kulukas ning samuti on kulukas vedela lämmastiku veeldatuna hoidmine transportimise ajal, mille tulemusel suureneb pihusti maksumus, mis omakorda tõstab metallipulbri hinda. Käesolevas leiutises kasutatakse normaaltemperatuuril ja -rõhul vedelat ainet otse pihustina ning seda on lihtsam saada kui normaaltemperatuuril ja -rõhul gaasilist ainet ning ainet ei ole vaja veeldada. Leiutis vähendab pihusti ostukulu ja transpordiprotsessis ei ole vaja kasutada kõrgsurve- ja madaltemperatuuritransporti. Seetõttu saab leiutises kasutatav pihusti oluliselt vähendada pihusti hankimise kulusid, vähendades seeläbi metallipulbri pihustamisega valmistamise kulusid.

Valikuliselt võib leiutise ühes teostusvariandis pihusti olla muu hulgas vesi, etanool või vee ja etanooli segu. Arvestades, et valmistamisel pihustatakse metallipulbrit, on pihustamise lõpptulemuses vaja aurustada. Seega, et vähendada vedelate aerosoolide gaasilisteks aerosoolideks aurustamise kulusid, võib aerosoolidena kasutada suhteliselt madala keemistemperatuuriga aineid. Loomulikult on mõistetav, et selle keemistemperatuur ei tohiks olla liiga madal, vastasel juhul on see lenduvam. Seetõttu võib leiutise teises teostusvariandis pihustatud materjal sisaldada ka ainet, mille keemistemperatuur on vahemikus 50 °C kuni 200 °C. Loomulikult ei ole leiutises välistatud ka kõrgema keemistemperatuuriga pihusti ning 50 °C–200 °C keemistemperatuuriga pihusti on käesolevas teostusvariandis eelistatum teostus, mis võimaldab vähendada pihustatud vedeliku aurustamise kulusid. Leiutise teises teostusvariandis võib pihusti olla vesi. Tuleb märkida, et vee hind on teiste ainetega võrreldes suhteliselt madal. Pihusti maksumust saab oluliselt vähendada. Lisaks võib selles teostuses pihustina kasutatav vesi olla kergesti kättesaadav vesi, näiteks merevesi, kraanivesi või destilleeritud vesi. Teise võimalusena võib vesi lisandite vältimiseks sisaldada ka:

Puhastatud vedela vee saamiseks puhastatakse toorvesi destilleerimise, steriliseerimise ja deioniseerimise teel. Vedelat vett kasutatakse pihustina metallipulbri valmistamiseks, kasutades selleks gaasistamise järgset pihustust, mis aitab tõhusalt vältida vees sisalduvate lisandiosakeste, hapniku jne oksüdeerumist metalliks. Lisaks, et vältida saadud metallipulbri paratamatut osalist oksüdeerumist ettevalmistusprotsessi käigus, võib pärast metallipulbri saamist hõlmata metallipulbri töötlemist redutseerimisreaktsiooni abil. Eelkõige võib metallipulbrit segada ka redutseeriva gaasiga, et teatud reaktsioonitingimustes tekitada redutseerimisreaktsioon ja lõpuks saada puhtamat metallipulbrit. Leiutise suvalise teostusvariandi põhjal võib leiutis hõlmata ka järgmist: Rõhul mitte alla 1,1 MPa ja mitte alla pihusti keemistemperatuuri pihustatakse vedelat metalli aurustatud pihustiga. Täpsemalt, kui gaasiline pihusti aurustab vedelat metalli, tagatakse, et pihusti ei vedeldu. Seetõttu on vaja metalli pihustamist läbi viia kõrgel temperatuuril ja kõrgel rõhul. Täpsemalt öeldes võib pihustamist teostada rõhul, mis on kõrgem kui 1,1 MPa, ja temperatuuril, mis on kõrgem kui pihusti keemistemperatuur. Tuleb märkida, et teostustes, kus pihusti on vesi, võib rakendada rõhku mitte alla 1,1 MPa, kuid selliste ainete nagu etanool puhul võib rakendada ka rõhku 0,6 MPa või 0,7 MPa.

Valikuliselt võib leiutise teises teostusvariandis see hõlmata ka järgmist: pärast metallivedeliku kõrgsurvegaasi pihustamist, metallipulbri saamist, pihustusaluselt väljuvad gaasilised aerosoolid kogutakse kokku. Kuna pihusti on normaaltemperatuuril ja -rõhul vedel, siis gaasipihusti kõrgtemperatuuri ja kõrgsurve pihustist väljutamisel temperatuuri ja rõhu languse korral saab pihusti veelduda vedelikuks. Seda on lihtsam taaskasutada kui gaasilisi aineid, mis säästab veelgi kulusid. Käesolevas spetsifikatsioonis on teostusvariandid kirjeldatud järkjärguliselt. Iga teostusvariant toob esile erinevused teistest teostusvariantidest. Iga teostusvariandi samad või sarnased osad on omavahel seotud. Teostusvariandiga paljastatud seadme puhul on kirjeldus lihtne, kuna see vastab teostusvariandiga paljastatud meetodile, nagu on kirjeldatud meetodite osas. Leiutises pakutavat metallipulbri pihustamisega valmistamise meetodit tutvustatakse üksikasjalikult. Selles artiklis kirjeldatakse leiutise põhimõtet ja rakendamist konkreetsete näidete abil, mida kasutatakse ainult meetodi ja selle põhiidee mõistmiseks. Tuleb märkida, et leiutist saab täiustada ja muuta, ilma et see oleks leiutise põhimõttest eraldatud tehnikavaldkonna tavaliste tehniliste töötajate jaoks, ning need täiustused ja muudatused kuuluvad samuti leiutise nõuete kaitse ulatusse.