धातु पाउडर बनाने की तकनीक

यह आविष्कार परमाणुकरण द्वारा धातु पाउडर तैयार करने की विधि और प्रक्रिया से संबंधित है।

पृष्ठभूमि प्रौद्योगिकी

1820 के दशक में, अलौह धातु पाउडर बनाने के लिए वायु परमाणुकरण का उपयोग किया जाता था, और 1950 और 1960 के दशक में, धातु और मिश्र धातु पाउडर के उत्पादन में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाने लगा। 1970 के दशक के उत्तरार्ध और 1980 के दशक के आरंभिक वर्षों में, कंप्यूटर प्रौद्योगिकी और आधुनिक नियंत्रण प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, परमाणुकरण ने तीव्र विकास का दौर देखा। वर्तमान में, पारंपरिक गैस परमाणुकरण योजना में तरल गैस, जैसे तरल नाइट्रोजन, तरल आर्गन का उपयोग किया जाता है, जिसे गर्म करके गैसीकरण किया जाता है, और उच्च तापमान और उच्च दबाव वाली गैस का उपयोग तरल धातु पर किया जाता है, जिससे धातु कणों में विघटित हो जाती है। अब गैस परमाणुकरण में अक्रिय गैस, या उच्च दबाव वाली हवा आदि का अधिक उपयोग किया जाता है, लेकिन इसकी कमियां यह हैं कि गैस से तरल में परिवर्तित होने के लिए दबाव की आवश्यकता होती है, जिससे लागत बढ़ जाती है और परिवहन जोखिम भरा हो जाता है।

इस आविष्कार का उद्देश्य परमाणुकरण द्वारा धातु पाउडर तैयार करने की विधि प्रदान करना है, और परमाणुकरण द्वारा धातु पाउडर तैयार करने की उच्च लागत की समस्या का समाधान करना है। तकनीकी समस्या को हल करने के लिए, यह आविष्कार परमाणुकरण द्वारा धातु पाउडर तैयार करने की एक विधि प्रदान करता है, जिसमें निम्नलिखित चरण शामिल हैं: एक तरल एटमाइज़र को पहले से गर्म करके वाष्पीकृत किया जाता है ताकि एक गैसीय एटमाइज़र प्राप्त हो सके, जिसमें एटमाइज़र 10°C-30°C के वातावरण में तरल अवस्था में होता है, और गैसीय एटमाइज़र को एटमाइज़र ट्रे में प्रवाहित करके धातु के तरल का गैसीय परमाणुकरण करके धातु पाउडर प्राप्त किया जाता है। परमाणुकृत पदार्थ 50°C से 200°C की क्वथनांक सीमा वाला पदार्थ होता है। इसमें, नेबुलाइज़र इथेनॉल या इथेनॉल और पानी का मिश्रण होता है। एटमाइज़र पानी है, और तरल एटमाइज़र को पहले से ही दबावयुक्त, गर्म और गैसीकृत किया जाता है। इसके बाद, शुद्ध तरल पानी प्राप्त करने के लिए कच्चे पानी को आसवन द्वारा ऑक्सीजन रहित करना, कीटाणुरहित करना और आयनन हटाना जैसे चरण भी किए जाते हैं। कच्चा पानी नल का पानी, समुद्री जल या आसुत जल हो सकता है। धातु तरल के गैसीय एटमाइजेशन में निम्नलिखित प्रक्रिया शामिल है: 1.1 एमपीए से कम दबाव और एटमाइज़र के क्वथनांक से कम तापमान पर, वाष्पीकृत एटमाइज़र द्वारा धातु तरल को एटमाइज किया जाता है।

इस प्रक्रिया में, धातु द्रव को गैस द्वारा परमाणुकृत करके धातु पाउडर प्राप्त करने के बाद, धातु पाउडर को कम करने की प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण भी शामिल हैं। धातु द्रव को गैस द्वारा परमाणुकृत करके धातु पाउडर प्राप्त करने के बाद, परमाणुकरण स्प्रे ट्रे से निकलने वाली गैस को पुनः प्राप्त किया जाता है। प्रस्तुत आविष्कार 10°C से 30°C के वातावरण में द्रव अवस्था में मौजूद पदार्थ को परमाणुकृत करके धातु पाउडर तैयार करने की विधि प्रदान करता है, जिससे प्राप्त एरोसोल द्रव अवस्था में रहते हैं। सामान्य तापमान और दाब पर गैसीय अवस्था में रहने वाली अक्रिय गैस और नाइट्रोजन की तुलना में, इस आविष्कार में परमाणुकृत पदार्थ को गैसीय अवस्था से द्रवीकृत करने की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे द्रव परमाणुकृत पदार्थ प्राप्त करने की लागत कम हो जाती है; सामान्य तापमान और दाब पर, परमाणुकारक द्रव अवस्था में होता है, इसलिए परिवहन प्रक्रिया में उच्च दाब वाले परिवहन की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे परिवहन लागत और परमाणुकारक से संबंधित जोखिम कम हो जाते हैं। संक्षेप में, इस आविष्कार द्वारा परमाणुकरण द्वारा धातु पाउडर तैयार करने की विधि परमाणुकृत सामग्री की लागत को काफी कम कर सकती है, जिससे धातु पाउडर तैयार करने की लागत कम हो जाती है। आविष्कार के क्रियान्वयन या पूर्व तकनीक की तकनीकी योजना को और स्पष्ट रूप से समझाने के लिए, क्रियान्वयन या पूर्व तकनीक के विवरण में उपयोग किए जाने वाले चित्रों का संक्षिप्त विवरण नीचे दिया गया है। संलग्न चित्र इस आविष्कार के कुछ उदाहरण मात्र हैं, और अन्य संलग्न चित्र इस क्षेत्र के सामान्य तकनीशियनों द्वारा बिना किसी अतिरिक्त प्रयास के प्राप्त किए जा सकते हैं।

चित्र 1 में एटोमाइजेशन द्वारा धातु पाउडर तैयार करने की विधि का प्रवाह आरेख दिखाया गया है, और चित्र 2 में एटोमाइजेशन टावर का स्थानीय संरचना आरेख दिखाया गया है।

तकनीकी क्षेत्र के लोगों को आविष्कार की योजना को बेहतर ढंग से समझाने के लिए, संलग्न चित्रों और विशिष्ट उदाहरण के साथ आगे विस्तार से व्याख्या की गई है। स्पष्ट है कि वर्णित उदाहरण आविष्कार के सभी उदाहरणों का केवल एक भाग हैं, पूर्ण नहीं। आविष्कार के उदाहरणों के आधार पर, क्षेत्र में सामान्य तकनीशियनों द्वारा बिना किसी रचनात्मक कार्य के प्राप्त किए गए अन्य सभी उदाहरण आविष्कार के संरक्षण के दायरे में आते हैं। जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, चित्र 1 आविष्कार के एक उदाहरण में दी गई एटमाइजेशन द्वारा धातु पाउडर तैयार करने की विधि का प्रवाह आरेख प्रदान करता है, जिसमें निम्नलिखित चरण शामिल हो सकते हैं: चरण S1: दबाव में एक तरल एटमाइज़र का पूर्व-वाष्पीकरण, जिससे एक गैसीय एटमाइज़र प्राप्त होता है। इस उदाहरण में नेबुलाइज़र से तात्पर्य एक ऐसे पदार्थ से है जो सामान्य तापमान और दबाव पर तरल अवस्था में होता है। विशेष रूप से, यह एक ऐसा पदार्थ हो सकता है जो 10°C से 30°C के वातावरण में तरल अवस्था में हो। चरण S2: गैसीय एटमाइज़र को एटमाइजिंग स्प्रे ट्रे में डाला जाता है, और धातु के तरल को गैस द्वारा एटमाइज करके धातु पाउडर प्राप्त किया जाता है।

यह ध्यान देने योग्य है कि, चूंकि तरल धातु को परमाणुकृत करने के लिए गैस का उपयोग किया जाता है, इसलिए स्प्रे ट्रे में एटोमाइज़र को डालते समय उसकी गैसीय अवस्था को बनाए रखना आवश्यक है; इसके अतिरिक्त, जब एटोमाइज़र का उपयोग तरल धातु को परमाणुकृत करने के लिए किया जाता है, तो यह उच्च दबाव पर तरल धातु का छिड़काव करता है, जो धातु पाउडर तैयार करने के लिए पारंपरिक परमाणुकरण के समान है। जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, चित्र 2 आविष्कार के एक उदाहरण के परमाणुकरण स्प्रे ट्रे की स्थानीय संरचना का योजनाबद्ध आरेख प्रदान करता है। धातु परमाणुकरण की प्रक्रिया में, धातु द्रव 2 परमाणुकरण स्प्रे प्लेट 1 के ऊपर से नीचे की ओर बहता है; साथ ही, परमाणुकरण गैस को जेट चैनल 3 के माध्यम से नीचे की ओर बहने वाले धातु द्रव 2 के दोनों ओर स्प्रे किया जाता है, जिससे धातु द्रव 2 पर प्रभाव उत्पन्न होता है, जिसके परिणामस्वरूप धातु का पाउडर बनता है। वर्तमान में उपयोग में आने वाली अधिकांश परमाणुकरण गैसें नाइट्रोजन या अन्य अक्रिय गैसें हैं। लेकिन औद्योगिक परिवहन में इस गैस को अक्सर पहले ठंडा करना पड़ता है और कम तापमान और उच्च दबाव वाले परिवहन में इसे तरल अवस्था में संपीड़ित करना पड़ता है। सबसे पहले, सामान्य तापमान और दबाव पर गैसीय अवस्था में रहने वाले तरल नाइट्रोजन या तरल अक्रिय गैस को द्रवीकृत करना अपेक्षाकृत महंगा होता है, और परिवहन के दौरान तरल नाइट्रोजन को द्रवीकृत अवस्था में बनाए रखना भी महंगा होता है। परिणामस्वरूप, एटमाइज़र की लागत बढ़ जाती है, जिससे धातु पाउडर की लागत भी बढ़ जाती है। वर्तमान आविष्कार में, सामान्य तापमान और दबाव पर तरल अवस्था में रहने वाले पदार्थ को सीधे एटमाइज़र के रूप में उपयोग किया जाता है, जो सामान्य तापमान और दबाव पर गैसीय अवस्था में रहने वाले पदार्थ की तुलना में आसानी से उपलब्ध होता है, और पदार्थ को द्रवीकृत करने की आवश्यकता नहीं होती है। यह आविष्कार एटमाइज़र की खरीद लागत को कम करता है, और परिवहन प्रक्रिया में उच्च दबाव और कम तापमान वाले परिवहन की आवश्यकता नहीं होती है। इसलिए, इस आविष्कार में उपयोग किए गए एटमाइज़र की खरीद लागत को काफी कम किया जा सकता है, जिससे एटमाइजेशन द्वारा धातु पाउडर तैयार करने की लागत कम हो जाती है।

वैकल्पिक रूप से, आविष्कार के एक विशिष्ट रूप में, एटोमाइज़र पानी, इथेनॉल, या पानी और इथेनॉल का मिश्रण आदि हो सकता है। धातु पाउडर के एटोमाइजेशन को ध्यान में रखते हुए, अंत में एटोमाइजेशन को वाष्पीकृत करना आवश्यक होता है। इसलिए, तरल एरोसोल को गैसीय एरोसोल में वाष्पीकृत करने की लागत को कम करने के लिए, अपेक्षाकृत कम क्वथनांक वाले पदार्थों का उपयोग एरोसोल के रूप में किया जा सकता है। यह स्पष्ट है कि इसका क्वथनांक बहुत कम नहीं होना चाहिए, अन्यथा यह अधिक वाष्पशील हो जाता है। इसलिए, आविष्कार के एक अन्य विशिष्ट रूप में, एटोमाइज्ड पदार्थ में 50°C से 200°C की सीमा में क्वथनांक वाला पदार्थ भी शामिल हो सकता है। बेशक, आविष्कार में उच्च क्वथनांक वाले नेबुलाइज़र का उपयोग भी संभव है, और इस रूप में 50°C-200°C क्वथनांक वाला नेबुलाइज़र अधिक उपयुक्त है, जिससे एटोमाइज्ड तरल को वाष्पीकृत करने की लागत कम हो जाती है। इस आविष्कार के एक अन्य विशिष्ट रूप में, एटमाइज़र पानी हो सकता है। यह ध्यान देने योग्य है कि अन्य पदार्थों की तुलना में पानी की कीमत अपेक्षाकृत कम होती है। इससे एटमाइज़र की लागत काफी हद तक कम हो सकती है। इसके अलावा, इस रूप में एटमाइज़र के रूप में उपयोग किया जाने वाला पानी आसानी से उपलब्ध पानी हो सकता है, जैसे कि समुद्री जल, नल का पानी या आसुत जल। वैकल्पिक रूप से, पानी में अशुद्धियों से बचने के लिए, पानी में निम्नलिखित भी शामिल हो सकते हैं:

कच्चे पानी को आसवन, नसबंदी और विआयनीकरण द्वारा शुद्ध करके शुद्ध तरल पानी प्राप्त किया जाता है। इस तरल पानी का उपयोग एटोमाइज़र के रूप में गैसीकरण के बाद परमाणुकरण द्वारा धातु पाउडर तैयार करने के लिए किया जाता है, जिससे पानी में मौजूद अशुद्ध कणों, ऑक्सीजन आदि को धातु में ऑक्सीकरण होने से प्रभावी ढंग से रोका जा सकता है। इसके अलावा, तैयारी प्रक्रिया के दौरान प्राप्त धातु पाउडर के अपरिहार्य आंशिक ऑक्सीकरण से बचने के लिए, धातु पाउडर प्राप्त करने के बाद, अपचयन अभिक्रिया द्वारा धातु पाउडर का आगे उपचार किया जा सकता है। विशेष रूप से, धातु पाउडर को अपचायक गैस के साथ मिलाकर कुछ अभिक्रिया स्थितियों के तहत अपचयन अभिक्रिया कराई जा सकती है, जिससे अंततः अधिक शुद्ध धातु पाउडर प्राप्त होता है। एक विशिष्ट उदाहरण के आधार पर, आविष्कार के एक अन्य विशिष्ट उदाहरण में, निम्नलिखित शामिल हो सकते हैं: 1.1 एमपीए से कम नहीं के दाब और एटोमाइज़र के क्वथनांक तापमान से कम नहीं पर, तरल धातु को वाष्पीकृत एटोमाइज़र द्वारा परमाणुकृत किया जाता है। विशेष रूप से, जब एक गैसीय एटोमाइज़र तरल धातु को वाष्पीकृत करता है, तो यह सुनिश्चित किया जाता है कि एटोमाइज़र द्रवीकृत न हो। इसलिए, धातु का परमाणुकरण उच्च तापमान और उच्च दबाव वाले वातावरण में करना आवश्यक है। विशेष रूप से, परमाणुकरण 1.1 एमपीए से अधिक दबाव और परमाणुकारक के क्वथनांक से अधिक तापमान पर किया जा सकता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि जिन मामलों में परमाणुकारक पानी होता है, उनमें कम से कम 1.1 एमपीए का दबाव लगाया जा सकता है, जबकि इथेनॉल जैसे पदार्थों के लिए 0.6 एमपीए या 0.7 एमपीए का दबाव भी लगाया जा सकता है।

वैकल्पिक रूप से, आविष्कार के एक अन्य विशिष्ट कार्यान्वयन में, इसमें निम्नलिखित शामिल हो सकते हैं: धातु द्रव के उच्च दाब वाले गैस परमाणुकरण के बाद, धातु पाउडर प्राप्त करना, और स्प्रे ट्रे से निकलने वाले गैसीय एरोसोल को पुनः प्राप्त करना। चूंकि परमाणुकारक सामान्य तापमान और दाब पर द्रव होता है, इसलिए जब गैस परमाणुकारक को उच्च तापमान और उच्च दाब वाले परमाणुकारक से निकाला जाता है, तो तापमान और दाब में गिरावट के कारण परमाणुकारक द्रव में परिवर्तित हो सकता है। गैसीय पदार्थों की तुलना में इसका पुनर्चक्रण आसान है, जिससे लागत में और बचत होती है। इस विनिर्देश में कार्यान्वयनों का वर्णन क्रमिक रूप से किया गया है। प्रत्येक कार्यान्वयन अन्य कार्यान्वयनों से भिन्नता को दर्शाता है। प्रत्येक कार्यान्वयन के समान या मिलते-जुलते भाग एक दूसरे के संदर्भ में दिए गए हैं। किसी कार्यान्वयन-प्रदर्शित उपकरण का वर्णन सरल है क्योंकि यह विधि अनुभाग में वर्णित कार्यान्वयन-प्रदर्शित विधि के अनुरूप है। आविष्कार द्वारा प्रदान की गई परमाणुकरण द्वारा धातु पाउडर तैयार करने की विधि का विस्तृत परिचय दिया गया है। इस शोधपत्र में, आविष्कार के सिद्धांत और कार्यान्वयन को विशिष्ट उदाहरणों के माध्यम से समझाया गया है, जिनका उपयोग केवल विधि और इसके मूल विचार को समझने में सहायता के लिए किया गया है। यह ध्यान देने योग्य है कि तकनीकी क्षेत्र के सामान्य तकनीकी कर्मियों के लिए आविष्कार के सिद्धांत से अलग हुए बिना इसमें सुधार और संशोधन किए जा सकते हैं, और ये सुधार और संशोधन भी आविष्कार के दावों के संरक्षण के दायरे में आते हैं।