Processo di atomizzazione della polvere metallica

Metodo per la preparazione di polvere mediante l'impatto o la frantumazione di liquidi metallici o leghe in minuscole goccioline mediante un fluido in rapido movimento (mezzo di atomizzazione) e la successiva condensazione in polvere solida. L'atomizzazione è il metodo migliore per produrre polvere completamente legata, detta polvere pre-legata. Ogni particella di polvere non solo presenta la stessa composizione chimica uniforme di quella di una data lega fusa, ma ne affina anche la struttura cristallina grazie alla rapida solidificazione ed elimina la macrosegregazione della seconda fase.

Il metodo di atomizzazione può essere suddiviso in due tipi: il "metodo a due flussi" (frantumazione del flusso di liquido in lega mediante il flusso del mezzo di atomizzazione) e il "metodo a flusso singolo" (frantumazione del flusso di liquido in lega mediante altri metodi). 846 il primo è suddiviso in mezzo di atomizzazione gassoso (elio, nebbia, azoto, aria) e liquido (acqua, olio), il secondo come atomizzazione centrifuga e atomizzazione sotto vuoto con gas disciolto.

I metodi più utilizzati sono l'atomizzazione a gas e l'atomizzazione ad acqua. Nel processo di atomizzazione, il metallo grezzo viene fuso in un liquido di lega qualificato (surriscaldato a 100 ~ 150 °C) in un forno elettrico o a induzione, e quindi iniettato in una siviera situata sopra l'ugello di atomizzazione. Il liquido di lega fuoriesce dal foro inferiore della siviera e viene atomizzato in piccole goccioline quando incontra un flusso d'aria o d'acqua ad alta velocità attraverso l'ugello. In generale, le particelle di polvere atomizzate con gas inerte hanno una forma rotonda con il più basso contenuto di ossigeno (inferiore a L00 × 10) e possono essere trasformate in prodotti densificati direttamente mediante tecniche di termoformatura come la pressatura isostatica a caldo. La maggior parte delle particelle di polvere atomizzate con acqua ha una forma irregolare, un elevato contenuto di ossigeno (superiore a 600 × 10) e necessita di ricottura, ma hanno una buona comprimibilità e possono essere formate mediante pressatura a freddo e quindi sinterizzate in componenti meccanici.

Il metodo di atomizzazione sopra menzionato è facilmente industrializzabile in grandi quantità, ma poiché il liquido di lega è a contatto con la scoria e il crogiolo refrattario, è inevitabile che inclusioni non metalliche vengano introdotte nella polvere risultante. Pertanto, secondo il principio ESR, la svedese Soderfors Powder Company ha inizialmente trasformato la paniera con una capacità di 7 T in un dispositivo ESR (riscaldamento elettroscoria), riducendo il contenuto di inclusioni non metalliche nella polvere di acciaio rapido mediante atomizzazione con azoto a 1/10 del contenuto originale e aumentando la resistenza alla flessione dell'acciaio rapido in polvere ASP da 3500 MPa a oltre 4000 MPa.

La misura per evitare la contaminazione da ossido in modo completo ed efficace è l'adozione del metodo di atomizzazione a "flusso singolo", ad esempio il metodo di atomizzazione a elettrodo rotante (vedere metodo a elettrodo rotante). Inoltre, esiste un metodo di atomizzazione a soluzione sotto vuoto che può anche produrre polvere sferica ad elevata purezza. Il principio è: quando il liquido di lega sovrasaturato di gas sotto pressione viene improvvisamente esposto al vuoto, il gas disciolto fuoriesce e si espande, causando l'atomizzazione del liquido di lega e quindi condensandosi in polvere. Per le leghe a matrice di nichel, rame, cobalto, ferro e alluminio, il metodo di dissoluzione dell'idrogeno può essere utilizzato per ottenere la polvere atomizzata a gas disciolto sotto vuoto.