Proces usitnjavanja atomizacijom metalnog praha

Metoda za pripremu praha udaranjem ili na drugi način razbijanjem metalnih ili legiranih tekućina u sitne kapljice pomoću brzog fluida (atomizirajućeg medija), a zatim njihovim kondenziranjem u čvrsti prah. Atomizacija je najbolja metoda za proizvodnju potpuno legiranog praha, koji se naziva prethodno legirani prah. Svaka čestica praha ne samo da ima isti ujednačeni kemijski sastav kao i određena rastaljena legura, već i pročišćava kristalnu strukturu zbog brzog skrućivanja i eliminira makrosegregaciju druge faze.

Metoda atomizacije može se podijeliti na dvije vrste: "metodu s dva protoka" (drobljenje tekućeg toka legure protokom atomizirajućeg medija) i "metodu s jednim protokom" (drobljenje tekućeg toka legure drugim načinima). Prva se dijeli na atomizaciju plinom (helij, magla, dušik, zrak) i tekućinom (voda, ulje), a druga na centrifugalnu atomizaciju i atomizaciju otopljenog plina u vakuumu.

Najčešće korištene metode su atomizacija plinom i atomizacija vodom. U procesu atomizacije, sirovi metal se tali u kvalificiranu tekuću leguru (pregrijanu na 100 ~ 150 °C) u električnoj ili indukcijskoj peći, a zatim ubrizgava u međulonac smješten iznad mlaznice za atomizaciju. Tekuća legura istječe iz dna međulonca i atomizira se u male kapljice kada se susretne s brzim protokom zraka ili vode kroz mlaznicu. Općenito, čestice praha atomizirane inertnim plinom su okruglog oblika s najnižim udjelom kisika (ispod L00 × 10) i mogu se izravno preraditi u zgusnute proizvode tehnikama termoformiranja kao što je vruće izostatsko prešanje. Većina čestica praha atomiziranih vodom ima nepravilan oblik, visok udio kisika (iznad 600 × 10) i potrebno ih je žariti, ali imaju dobru kompresibilnost i mogu se oblikovati hladnim prešanjem, a zatim sinterirati u mehaničke dijelove.

Gore spomenuta metoda atomizacije lako se industrijalizuje u velikim količinama, ali budući da je tekućina legure u kontaktu sa troskom i vatrostalnim loncem, neizbježno je da se nemetalni uključci unesu u dobiveni prah. Stoga je, prema ESR principu, švedska tvrtka Soderfors Powder Company prvo promijenila međulonac kapaciteta 7 T u ESR (elektrotroska zagrijavanje), sadržaj nemetalnih uključaka u prahu brzoreznog čelika atomizacijom dušika smanjen je na 1/10 izvornog sadržaja, a čvrstoća na savijanje ASP praha brzoreznog čelika povećana je s 3500 MPa na preko 4000 MPa.

Mjera za potpuno i učinkovito izbjegavanje onečišćenja oksidima je primjena metode atomizacije "jednog protoka", na primjer, metode atomizacije rotirajućom elektrodom (vidi metodu rotirajuće elektrode). Osim toga, postoji metoda atomizacije vakuumskom otopinom koja također može proizvesti sferni prah visoke čistoće. Princip je sljedeći: kada se plinom prezasićena tekućina legure pod tlakom naglo izloži vakuumu, otopljeni plin će izaći i proširiti se, uzrokujući atomizaciju tekućine legure, a zatim kondenzaciju u prah. Za legure s matricom nikla, bakra, kobalta, željeza i aluminija, metoda otapanja vodika može se koristiti za postizanje praška atomizacije otopljenog plina u vakuumu.