Fémpor előállítási technológia

A találmány fémpor porlasztással történő előállítására szolgáló eljárásra és eljárásra vonatkozik.

Háttértechnológia

Az 1820-as években levegőporlasztást alkalmaztak színesfém porok előállítására, majd az 1950-es és 1960-as években széles körben alkalmazták fém- és ötvözetporok előállítására. Az 1970-es évek végén és az 1980-as évek elején a számítógépes technológia és a modern vezérléstechnika fejlődésével a porlasztás erőteljes fejlődésnek indult. Jelenleg a hagyományos gázporlasztási rendszer folyékony gáz, például folyékony nitrogén, folyékony argon használata, majd gázosítás utáni melegítés, magas hőmérsékletű, nagynyomású gázzal történő folyékony fémporlasztás, fémrészecskékké porlasztása. A gázporlasztás ma már inkább inert gáz vagy nagynyomású levegő stb. használatát jelenti. A hátránya, hogy az inert gázból folyékony, majd nyomás alá kerül, ami növeli a költségeket és veszélyes a szállításra.

A találmány célja fémpor porlasztásos előállítására szolgáló eljárás biztosítása, és a fémpor porlasztásos előállításának magas költségeinek problémájának megoldása. A műszaki probléma megoldása érdekében a találmány eljárást biztosít fémpor porlasztásos előállítására, amely a következő lépéseket foglalja magában: egy folyadékporlasztót előmelegítenek és elpárologtatnak gáz halmazállapotú porlasztó előállításához, ahol a porlasztó folyékony halmazállapotú 10 °C-30 °C atmoszférában, és fémport úgy kapnak, hogy a gázhalmazállapotú porlasztót a porlasztótálcába vezetik, és a fémfolyadékot gázporlasztással porlasztják. A porlasztott anyag egy olyan anyag, amelynek forráspontja 50 °C és 200 °C között van. A porlasztó etanol vagy a porlasztó etanol és víz keveréke. A porlasztó víz, és mielőtt a folyadékporlasztót előzetesen nyomás alá helyezik, melegítik és gázosítják, a porlasztó a következő lépéseket is magában foglalja: az oxigén desztillálása és eltávolítása, a nyersvíz sterilizálása és ionmentesítése tisztított folyékony víz előállításához. A nyersvíz bármilyen csapvízben, tengervízben vagy desztillált vízben lévő víz lehet. A fémfolyadék gázporlasztása a következőket foglalja magában: Legalább 1,1 MPa nyomáson és legalább a porlasztó forráspontjánál alacsonyabb hőmérsékleten a fémfolyadékot a párologtatott porlasztó porlasztja.

A fémfolyadék gázporlasztása és a fémpor kinyerése után a fémpor redukciós folyamata a következő lépéseket is magában foglalja. Ahol a fémfolyadék gázporlasztása után a fémpor előállításához a porlasztó szórótálcából kiáramló gázporlasztást visszanyerik. A jelen találmány egy eljárást biztosít fémporok előállítására 10 °C és 30 °C közötti atmoszférában folyékony halmazállapotú anyag porlasztásával, az aeroszolok folyékony halmazállapotúak. Az inert gázhoz és nitrogénhez képest, amelyek normál hőmérsékleten és nyomáson gáz halmazállapotúak, a találmánynak nem kell cseppfolyósítania a porlasztott anyagot gáz halmazállapotúból, ezáltal csökkentve a folyékony porlasztott anyag előállítási költségeit; Normál hőmérsékleten és nyomáson a porlasztó folyékony, így a szállítás során nincs szükség nagynyomású szállításra, ami csökkenti a szállítási költségeket és a porlasztó veszélyességét. Összefoglalva, a találmány által biztosított fémpor porlasztásos előállítására szolgáló eljárás jelentősen csökkentheti a porlasztott anyag anyagköltségét, ezáltal csökkentve a fémpor előállításának költségeit. A találmány megvalósítási módjának vagy a technika állása szerinti műszaki sémájának világosabb képének bemutatása érdekében az alábbiakban röviden ismertetjük a megvalósítási módban vagy a technika állása szerinti leírásban használandó rajzokat, az alábbiakban ismertetett csatolt rajzok csak a jelen találmány néhány megvalósítási módját mutatják be, és a többi csatolt rajz a területen jártas átlagos szakemberek kreatív munkája nélkül is beszerezhető.

Az 1. ábra a fémpor porlasztásos előállítására szolgáló eljárás folyamatábráját mutatja, a 2. ábra pedig egy porlasztótorony lokális szerkezeti diagramját.

Annak érdekében, hogy a műszaki területen jártasak jobban megértsék a találmány vázlatát, a következőket részletesebben ismertetjük a csatolt rajzok és a konkrét megvalósítási mód segítségével. Nyilvánvaló, hogy a leírt megvalósítási módok a találmány megvalósítási módjainak csak egy részét képezik, nem az összeset. A találmány megvalósítási módjai alapján minden más, a területen átlagos szakemberek által kreatív munka elvégzése nélkül előállított megvalósítási mód a találmány oltalmába tartozik. Amint az 1. ábrán látható, az 1. ábra a találmány egyik megvalósítási módjában ismertetett fémporlasztásos eljárás folyamatábráját mutatja, amely a következőket foglalhatja magában: S1. lépés: egy folyadékporlasztó előpárologtatása nyomás alatt gázporlasztó előállításához. A porlasztó ebben a megvalósítási módban egy normál hőmérsékleten és nyomáson folyékony anyagra vonatkozik. Konkrétan olyan anyagról lehet szó, amely 10 °C és 30 °C közötti atmoszférában folyékony. S2. lépés: a gázporlasztót bevezetik a porlasztó szórótálcába, és a fémfolyadékot gázzal porlasztják, hogy fémport kapjanak.

Meg kell jegyezni, hogy mivel a folyékony fém porlasztására gázt használnak, a porlasztó gáznemű halmazállapotát fenn kell tartani, amikor azt a porlasztótálcába vezetik be; továbbá, amikor a porlasztót a folyékony fém porlasztására használják, a porlasztót a folyékony fém nagy nyomáson történő permetezésére használják, ami hasonló a hagyományos porlasztáshoz a fémpor előállításához. Amint a 2. ábrán látható, a 2. ábra a találmány szerinti porlasztó szórótálca helyi szerkezetének vázlatos rajzát mutatja. A fém porlasztása során a 2 fémfolyadék az 1 porlasztó szórólemez feletti irányból lefelé áramlik; ugyanakkor a porlasztógázt a 3 sugárcsatornán keresztül a lefelé áramló 2 fémfolyadék mindkét oldalára permetezik, ami ütközést okoz a 2 fémfolyadékon, ami viszont fémport eredményez. A jelenleg használt porlasztott gázok többsége nitrogén vagy más inert gáz. Az ipari szállításban azonban ezt a gázt gyakran először le kell hűteni, majd folyadékká kell sűríteni az alacsony hőmérsékletű és nagynyomású szállítás során. Először is, viszonylag drága a folyékony nitrogén vagy a normál hőmérsékleten és nyomáson gáz halmazállapotú folyékony inert gáz cseppfolyósítása, és a folyékony nitrogén szállítás közbeni cseppfolyósítása is költséges, aminek eredményeként megnő a porlasztó költsége, ami viszont a fémpor magasabb költségéhez vezet. A jelen találmányban egy normál hőmérsékleten és nyomáson folyékony anyagot közvetlenül porlasztóként használnak, és könnyebben beszerezhető, mint egy normál hőmérsékleten és nyomáson gáz halmazállapotú anyag, és nem kell cseppfolyósítani az anyagot. A találmány csökkenti a porlasztó beszerzési költségét, és a szállítási folyamat során nem kell nagy nyomást és alacsony hőmérsékletet alkalmazni. Ezért a találmányban használt porlasztó jelentősen csökkentheti a porlasztó beszerzési költségeit, ezáltal csökkentve a fémpor porlasztással történő előállításának költségeit.

Opcionálisan, a találmány egy konkrét kiviteli alakjában a porlasztó lehet víz, etanol vagy víz és etanol keveréke, többek között. Figyelembe véve, hogy a készítményben fémpor porlasztása történik, végül el kell párologtatni a porlasztást. Ezért a folyékony aeroszolok gáz halmazállapotú aeroszolokká történő párologtatásának költségeinek csökkentése érdekében viszonylag alacsony forráspontú anyagok is használhatók aeroszolként. Természetesen érthető, hogy a forráspontjuk nem lehet túl alacsony, különben illékonyabb. Ezért a találmány egy másik konkrét kiviteli alakjában a porlasztott anyag tartalmazhat továbbá egy 50 °C és 200 °C közötti forráspontú anyagot. Természetesen a magasabb forráspontú porlasztók sem zárhatók ki a találmányból, és az 50 °C és 200 °C közötti forráspontú porlasztó a kiviteli alakban egy előnyösebb kiviteli alak, a találmány csökkentheti a porlasztott folyadék párologtatásának költségeit. A találmány egy másik konkrét kiviteli alakjában a porlasztó lehet víz. Meg kell jegyezni, hogy a víz ára viszonylag alacsony más anyagokhoz képest. A porlasztó költsége jelentősen csökkenthető. Továbbá, ebben a kiviteli alakban porlasztóként használt víz lehet könnyen hozzáférhető víz, például tengervíz, csapvíz vagy desztillált víz. Alternatív megoldásként, a vízben lévő szennyeződések elkerülése érdekében a víz tartalmazhat még:

A nyersvizet desztillációval, sterilizálással és ionmentesítéssel tisztítják, hogy tisztított folyékony vizet kapjanak. A folyékony vizet porlasztóként használják fémpor előállítására elgázosítás utáni felhasználói porlasztással, amely hatékonyan megakadályozza a vízben lévő szennyeződésrészecskék, az oxigén stb. fémmé oxidálódását. Továbbá, a kapott fémpor elkerülhetetlen részleges oxidációjának elkerülése érdekében az előállítási folyamat során a fémpor kinyerése után a fémpor redukciós reakcióval történő kezelése is magában foglalhatja. Különösen a fémpor redukáló gázzal is összekeverhető, hogy bizonyos reakciókörülmények között redukciós reakciót hozzon létre, és végül tisztább fémport kapjon. A találmány egy másik konkrét megvalósítási módja szerint a találmány a következőket is magában foglalhatja: Legalább 1,1 MPa nyomáson és legalább a porlasztó forráspontjánál nem alacsonyabb nyomáson a folyékony fémet egy elpárologtatott porlasztó porlasztja. Konkrétan, amikor egy gáz halmazállapotú porlasztó elpárologtat egy folyékony fémet, biztosítható, hogy a porlasztó ne cseppfolyósodjon. Ezért a fémporlasztást magas hőmérsékleten és nagy nyomású környezetben kell végezni. A porlasztás különösen 1,1 MPa-nál nagyobb nyomáson és a porlasztó forráspontjánál magasabb hőmérsékleten végezhető. Meg kell jegyezni, hogy legalább 1,1 MPa nyomás alkalmazható olyan kiviteli alakokban, ahol a porlasztó víz, de 0,6 MPa vagy 0,7 MPa nyomás is alkalmazható olyan anyagok esetében, mint az etanol.

Opcionálisan, a találmány egy másik konkrét megvalósítási módja szerint, a következőket is magában foglalhatja: egy fémfolyadék nagynyomású gázporlasztását követően, fémpor előállításával, a permetezőtálcából kibocsátott gáz halmazállapotú aeroszolokat visszanyerik. Mivel a porlasztó normál hőmérsékleten és nyomáson folyékony, amikor a gázporlasztót kibocsátják a nagy hőmérsékletű és nagynyomású porlasztóból, a hőmérséklet és a nyomás csökkenésével a porlasztó folyadékká cseppfolyósítható. Könnyebb újrahasznosítani, mint a gáznemű anyagokat, így tovább takarítható meg a költség. A jelen leírásban szereplő megvalósítási módokat fokozatosan ismertetjük. Minden megvalósítási mód kiemeli a különbségeket a többi megvalósítási módtól. Az egyes megvalósítási módok azonos vagy hasonló részei egymásra vonatkoznak. Egy megvalósítási móddal bemutatott eszköz esetében a leírás egyszerű, mivel megfelel a megvalósítási móddal bemutatott eljárásnak, ahogyan azt az eljárások részben leírtuk. A találmány által biztosított fémpor porlasztással történő előállítására szolgáló eljárást részletesen bemutatjuk. Ebben a cikkben a találmány elvét és megvalósítását konkrét példákkal ismertetjük, amelyeket csak az eljárás és annak alapvető ötletének megértéséhez használunk. Meg kell jegyezni, hogy a találmány a műszaki területen dolgozó átlagos műszaki személyzet számára a találmány alapelvétől való elválasztása nélkül továbbfejleszthető és módosítható, ezek a továbbfejlesztések és módosítások szintén a találmány igénypontjainak oltalmába tartoznak.