Metallijauheen valmistustekniikka

Keksintö koskee menetelmää ja prosessia metallijauheen valmistamiseksi sumuttamalla

Taustateknologia

1820-luvulla ilmasumutusta käytettiin ei-rautametallijauheiden valmistukseen, ja 1950- ja 1960-luvuilla sitä käytettiin laajalti metalli- ja metalliseosjauheiden valmistukseen. 1970-luvun lopulla ja 1980-luvun alussa tietokonetekniikan ja modernin ohjaustekniikan kehittyessä sumutus alkoi voimakkaan kehityksen kautta. Tällä hetkellä perinteinen kaasusumutusmenetelmä on käyttää nestemäistä kaasua, kuten nestemäistä typpeä ja nestemäistä argonia, ja sitten kuumennettua kaasutusta korkeassa lämpötilassa ja korkeapainekaasulla, joka on suunnattu nestemäiseen metalliin ja sumuttaa metallin hiukkasiksi. Nykyään kaasusumutuksessa käytetään enemmän inerttiä kaasua tai korkeapaineista ilmaa. Haittapuolena on, että inertin kaasun muuttaminen nesteeksi ja paineeksi lisää kustannuksia ja aiheuttaa vaarallisia kuljetuksia.

Keksinnön tarkoituksena on tarjota menetelmä metallijauheen valmistamiseksi sumutuksella ja ratkaista metallijauheen valmistuksen korkeat kustannukset. Teknisen ongelman ratkaisemiseksi keksintö tarjoaa menetelmän metallijauheen valmistamiseksi sumutuksella, joka käsittää seuraavat vaiheet: nestemäinen sumutin esilämmitetään ja höyrystetään kaasumaisen sumuttimen saamiseksi, jossa sumutin on nestemäinen 10–30 °C:n ilmakehän lämpötilassa, ja metallijauhe saadaan johtamalla kaasumainen sumutin sumutinalustaan ​​ja suorittamalla metallinesteen kaasusumutus. Sumutettu aine on aine, jonka kiehumispiste on 50–200 °C. Jossa sumutin on etanoli tai sumutin on etanolin ja veden seos. Sumutin on vettä, ja ennen kuin nestemäinen sumutin paineistetaan, lämmitetään ja kaasutetaan etukäteen, sumutin käsittää myös seuraavat vaiheet: hapen tislauksen ja poiston, raakaveden steriloinnin ja deionisoinnin puhdistetun nestemäisen veden saamiseksi. Raakavesi on mitä tahansa vettä vesijohtovedessä, merivedessä tai tislatussa vedessä. Metallinesteen kaasusumutus sisältää seuraavat vaiheet: Höyrystetty sumutin sumuttaa metallinesteen vähintään 1,1 MPa:n paineessa ja vähintään sumuttimen kiehumispistettä vastaavassa lämpötilassa.

Kun metallineste on kaasusumutettu ja metallijauhe on saatu, metallijauheen pelkistysprosessi käsittää myös seuraavat vaiheet. Jossa metallinesteen kaasusumutuksen jälkeen metallijauheen saamiseksi sumutusalustalta poistettu kaasusumutus otetaan talteen. Tämä keksintö tarjoaa menetelmän metallijauheiden valmistamiseksi sumuttamalla nestemäistä ainetta 10–30 °C:n lämpötilassa, jolloin aerosolit ovat nestemäisessä tilassa. Verrattuna inerttiin kaasuun ja typpeen, jotka ovat kaasumaisia ​​normaalissa lämpötilassa ja paineessa, keksintö ei vaadi sumutetun materiaalin nesteyttämistä kaasumaisesta tilasta, mikä vähentää nestemäisen sumutetun materiaalin hankintakustannuksia. Normaalissa lämpötilassa ja paineessa sumutin on nestemäinen, joten kuljetusprosessissa ei tarvita korkeapainekuljetusta, mikä vähentää kuljetuskustannuksia ja sumuttimen vaaraa. Yhteenvetona voidaan todeta, että keksinnön tarjoama menetelmä metallijauheen valmistamiseksi sumuttamalla voi vähentää huomattavasti sumutetun materiaalin materiaalikustannuksia ja siten metallijauheen valmistuskustannuksia. Keksinnön suoritusmuodon tai tekniikan tason teknisen kaavion selkeämmän kuvan saamiseksi alla on lyhyt kuvaus suoritusmuodossa tai tekniikan tason kuvauksessa käytettävistä piirustuksista. Alla kuvatut liitteenä olevat piirustukset ovat vain joitakin keksinnön suoritusmuotoja, ja muut liitteenä olevat piirustukset ovat alan tavallisten teknikkojen saatavilla ilman luovaa työtä. Kuva 1.

Kuvio 1 esittää metallijauheen valmistusmenetelmän vuokaavion sumutuksella, ja kuvio 2 esittää sumutustornin paikallisen rakennekaavion.

Jotta tekniikan alan ammattilaiset ymmärtäisivät keksinnön kaaviota paremmin, seuraavassa selitetään yksityiskohtaisemmin liitteenä olevien piirustusten ja erityisen suoritusmuodon avulla. Kuvatut suoritusmuodot ovat luonnollisesti vain osa keksinnön suoritusmuodoista, eivät kaikkia. Keksinnön suoritusmuotojen perusteella kaikki muut suoritusmuodot, jotka alan tavalliset teknikot voivat saada ilman luovaa työtä, kuuluvat keksinnön suojapiiriin. Kuten kuvassa 1 on esitetty, kuva 1 esittää vuokaavion menetelmästä metallijauheen valmistamiseksi sumutuksella keksinnön suoritusmuodossa, joka voi sisältää: Vaihe S1: nestemäisen sumuttimen esihöyrystys paineen alaisena kaasumaisen sumuttimen saamiseksi. Sumutin tässä suoritusmuodossa viittaa aineeseen, joka on nestemäinen normaalissa lämpötilassa ja paineessa. Tarkemmin sanottuna se voi olla aine, joka on nestemäinen 10 °C - 30 °C:n ilmakehän lämpötilassa. Vaihe S2: kaasumainen sumutin johdetaan sumutusalustalle ja metallineste kaasuhöyrystetään metallijauheen saamiseksi.

On huomattava, että koska nestemäisen metallin sumutukseen käytetään kaasua, sumuttimen kaasumainen tila on säilytettävä, kun se syötetään ruiskutusalustaan. Lisäksi, kun sumutinta käytetään nestemäisen metallin sumutukseen, sumutinta käytetään nestemäisen metallin suihkuttamiseen korkeassa paineessa, mikä on samanlaista kuin perinteinen sumutus metallijauheen valmistamiseksi. Kuten kuvassa 2 on esitetty, kuva 2 esittää kaaviokuvan keksinnön suoritusmuodon mukaisen sumutusruiskutusalustan paikallisesta rakenteesta. Metallin sumutuksessa metallineste 2 virtaa alaspäin sumutuslevyn 1 yläpuolelta; samaan aikaan sumutuskaasua suihkutetaan suihkukanavan 3 läpi alas virtaavan metallinesteen 2 molemmille puolille, jolloin metallinesteeseen 2 syntyy isku, joka puolestaan ​​tuottaa jauhemaista metallia. Suurin osa tällä hetkellä käytössä olevista sumutetuista kaasuista on typpeä tai muita inerttejä kaasuja. Mutta teollisessa kuljetuksessa tämä kaasu on usein jäähdytettävä ensin puristamalla se nesteeksi matalassa lämpötilassa ja korkeassa paineessa tapahtuvassa kuljetuksessa. Ensinnäkin nestemäisen typen tai nestemäisen inertin kaasun, joka on kaasumaista normaalissa lämpötilassa ja paineessa, nesteyttäminen on suhteellisen kallista, ja nestemäisen typen pitäminen nestemäisenä kuljetuksen aikana on myös kallista, minkä seurauksena sumuttimen hinta nousee, mikä puolestaan ​​johtaa metallijauheen hinnan nousuun. Tässä keksinnössä normaalissa lämpötilassa ja paineessa nestemäistä ainetta käytetään suoraan sumuttimena, ja sitä on helpompi saada kuin normaalissa lämpötilassa ja paineessa kaasumaista ainetta, eikä ainetta tarvitse nesteyttää. Keksintö alentaa sumuttimen hankintakustannuksia eikä kuljetusprosessissa tarvitse käyttää korkeaa painetta ja matalaa lämpötilaa. Siksi keksinnössä käytetty sumutin voi alentaa huomattavasti sumuttimen hankintakustannuksia, mikä vähentää metallijauheen sumuttamalla valmistamisen kustannuksia.

Valinnaisesti keksinnön erityisessä suoritusmuodossa sumutin voi olla muun muassa vettä, etanolia tai veden ja etanolin seosta. Koska valmistuksessa käytetään metallijauheen sumutusta, sumutus on lopulta höyrystettävä. Siksi nestemäisten aerosolien höyrystämisen kaasumaisiksi aerosoleiksi kustannusten vähentämiseksi aerosoleina voidaan käyttää aineita, joilla on suhteellisen alhainen kiehumispiste. On tietysti ymmärrettävää, että niiden kiehumispisteen ei tulisi olla liian alhainen, muuten ne ovat haihtuvammassa tilassa. Siksi keksinnön toisessa erityisessä suoritusmuodossa sumutettu materiaali voi lisäksi sisältää ainetta, jonka kiehumispiste on välillä 50 °C - 200 °C. Tietenkin korkeamman kiehumispisteen omaavia sumuttimia ei ole suljettu pois keksinnöstä, ja sumutin, jonka kiehumispiste on 50 °C - 200 °C, on tässä suoritusmuodossa edullisempi suoritusmuoto, jolla keksintö voi vähentää sumutetun nesteen höyrystämisen kustannuksia. Keksinnön toisessa erityisessä suoritusmuodossa sumutin voi olla vettä. On huomattava, että veden hinta on suhteellisen alhainen suhteessa muihin aineisiin. Höyrystimen kustannuksia voidaan alentaa huomattavasti. Lisäksi tässä suoritusmuodossa höyrystimenä käytetty vesi voi olla helposti saatavilla olevaa vettä, kuten merivettä, vesijohtovettä tai tislattua vettä. Vaihtoehtoisesti veden epäpuhtauksien välttämiseksi vesi voi sisältää myös:

Raakavesi puhdistetaan tislaamalla, steriloimalla ja deionisoimalla puhdistetun nestemäisen veden saamiseksi. Nestemäistä vettä käytetään sumuttimena metallijauheen valmistukseen sumuttamalla sitä kaasutuksen jälkeen, mikä voi tehokkaasti estää veden epäpuhtaushiukkasten, hapen jne. hapettumisen metalliksi. Lisäksi, jotta vältetään saadun metallijauheen väistämätön osittainen hapettuminen valmistusprosessin aikana, metallijauheen saamisen jälkeen se voi edelleen sisältää metallijauheen käsittelyn pelkistysreaktiolla. Erityisesti metallijauhe voidaan myös sekoittaa pelkistävän kaasun kanssa pelkistysreaktion aikaansaamiseksi tietyissä reaktio-olosuhteissa ja lopulta puhtaamman metallijauheen saamiseksi. Keksinnön mielivaltaisen suoritusmuodon perusteella toisessa erityisessä suoritusmuodossa keksintö voi lisäksi sisältää: Nestemäinen metalli sumutetaan höyrystetyllä sumuttimella paineessa, joka on vähintään 1,1 MPa ja vähintään sumuttimen kiehumispistelämpötila. Tarkemmin sanottuna, kun kaasumainen sumutin höyrystää nestemäistä metallia, varmistetaan, että sumutin ei nesteydy. Siksi on tarpeen suorittaa metallin sumutus korkeassa lämpötilassa ja korkeassa paineessa. Erityisesti sumutus voidaan suorittaa yli 1,1 MPa:n paineessa ja sumuttimen kiehumispistettä korkeammassa lämpötilassa. On huomattava, että vähintään 1,1 MPa:n painetta voidaan käyttää suoritusmuodoissa, joissa sumutin on vettä, mutta 0,6 MPa:n tai 0,7 MPa:n painetta voidaan käyttää myös aineille, kuten etanolille.

Valinnaisesti, keksinnön toisessa erityisessä suoritusmuodossa, se voi lisäksi sisältää: metallinesteen korkeapaineisen kaasusumutuksen jälkeen, metallijauheen saamiseksi, sumutusalustalta poistuvat kaasumaiset aerosolit otetaan talteen. Koska sumutin on nestemäinen normaalissa lämpötilassa ja paineessa, kun kaasusumutin poistuu korkean lämpötilan ja korkean paineen sumuttimesta, lämpötilan ja paineen laskiessa sumutin voi nesteytyä nesteeksi. Se on helpompi kierrättää kuin kaasumaiset aineet, mikä säästää kustannuksia entisestään. Tässä selityksessä suoritusmuodot on kuvattu asteittain. Jokainen suoritusmuoto korostaa eroja muihin suoritusmuotoihin verrattuna. Kunkin suoritusmuodon samoja tai samankaltaisia ​​osia verrataan toisiinsa. Suoritusmuodon paljastavan laitteen kuvaus on yksinkertainen, koska se vastaa menetelmäosiossa kuvattua suoritusmuodon paljastavaa menetelmää. Keksinnön tarjoama menetelmä metallijauheen valmistamiseksi sumutuksella esitellään yksityiskohtaisesti. Tässä artikkelissa keksinnön periaatetta ja toteutusta kuvataan erityisillä esimerkeillä, joita käytetään vain menetelmän ja sen ydinajatuksen ymmärtämisen helpottamiseksi. On huomattava, että keksintöä voidaan parantaa ja muokata erottamatta sitä keksinnön periaatteesta tekniikan alan tavallisen teknisen henkilöstön käyttöön, ja nämä parannukset ja muutokset kuuluvat myös keksinnön patenttivaatimusten suojapiiriin.