Metallijauheen sumutus- ja hienonnusprosessi

Menetelmä jauheen valmistamiseksi törmäämällä tai rikkomalla metalli- tai seosnesteitä pieniksi pisaroiksi nopeasti liikkuvalla nesteellä (sumutusväliaineella) ja tiivistämällä ne sitten kiinteäksi jauheeksi. Sumutus on paras menetelmä täysin seostetun jauheen, jota kutsutaan esiseostetuksi jauheeksi, tuottamiseen. Jokaisella jauheen hiukkasella ei ole ainoastaan ​​sama tasainen kemiallinen koostumus kuin tietyllä sulalla seoksella, vaan se myös hienontaa kiteistä rakennetta nopean jähmettymisen ansiosta ja poistaa toisen faasin makrosegregaation.

Sumutusmenetelmät voidaan jakaa kahteen tyyppiin: "kaksivirtausmenetelmä" (seosnesteen murskaus sumutusväliainevirtauksella) ja "yksivirtausmenetelmä" (seosnesteen murskaus muilla tavoilla). Ensimmäinen jaetaan kaasu- (helium, sumu, typpi, ilma) ja neste- (vesi, öljy) sumutusväliaineeseen, jälkimmäiset ovat keskipakoissumutus ja liuenneen kaasun tyhjiösumutus.

Yleisimmin käytettyjä menetelmiä ovat kaasu- ja vesiatomisointi. Sumutusprosessissa raakametalli sulatetaan sähkö- tai induktiouunissa päteväksi seosnesteeksi (ylikuumennettu 100–150 °C) ja ruiskutetaan sitten sumutussuuttimen yläpuolella sijaitsevaan ylivirtausaltaaseen. Seosneste virtaa ulos ylivirtausaltaan pohjareiästä ja sumutetaan pieniksi pisaroiksi, kun se kohtaa suuttimen läpi kulkevan nopean ilma- tai vesivirtauksen. Yleensä inertin kaasun avulla sumutetut jauhehiukkaset ovat pyöreitä ja niillä on alhaisin happipitoisuus (alle L00 × 10), ja niistä voidaan valmistaa tiivistettyjä tuotteita suoraan lämpömuovaustekniikoilla, kuten kuumaisostaattisella puristuksella. Useimmilla vesiatomisoiduilla jauhehiukkasilla on epäsäännöllinen muoto, korkea happipitoisuus (yli 600 × 10) ja ne vaativat hehkutusta, mutta niillä on hyvä puristuvuus ja ne voidaan muodostaa kylmäpuristamalla ja sitten sintrata mekaanisiksi osiksi.

Edellä mainittua sumutusmenetelmää on helppo teollistaa suurina määrinä, mutta koska seosneste on kosketuksissa kuonan ja tulenkestävän upokkaan kanssa, on väistämätöntä, että syntyvään jauheeseen joutuu epämetallisia sulkeumia. Siksi ruotsalainen Soderfors Powder Company muutti ensin ESR-periaatteen mukaisesti 7 tonnin tunkkialtaan ESR-laitteeksi (sähkökuonakuumennuslaite), jolloin typpisumutuksella valmistetun pikateräsjauheen epämetallisten sulkeumien pitoisuus väheni 1/10:een alkuperäisestä pitoisuudesta ja ASP-pikateräsjauheen taivutuslujuutta nostettiin 3500 MPa:sta yli 4000 MPa:han.

Oksidikontaminaation täydelliseksi ja tehokkaaksi välttämiseksi käytetään "yksivirtaus"-sumutusmenetelmää, esimerkiksi pyörivän elektrodin sumutusmenetelmää (katso pyörivän elektrodin menetelmä). Lisäksi on olemassa tyhjiöliuostusmenetelmä, jolla voidaan tuottaa erittäin puhdasta pallomaista jauhetta. Periaate on: kun paineistettu ylikyllästetty kaasuseosneste altistetaan äkillisesti tyhjiölle, liuennut kaasu purkautuu ja laajenee, mikä aiheuttaa seosnesteen sumutuksen ja tiivistyy sitten jauheeksi. Nikkeli-, kupari-, koboltti-, rauta- ja alumiinimatriiseosten osalta vedyn liuotusmenetelmää voidaan käyttää jauheen tyhjiöluotuksen saavuttamiseksi.