Өте жұқа металл ұнтағы өндірісін меңгергіңіз келе ме? Мына жерге қара.

Қазіргі дамыған өндіріс секторында ультра жұқа металл ұнтақтары көптеген жоғары технологиялық салалар үшін негізгі материалдарға айналды. Олардың қолдану аясы кең және маңызды, олар 3D металл басып шығарудан (қосымша өндіріс) және аэроғарыш қозғалтқыштарына арналған термиялық тосқауыл жабындарынан электронды компоненттерге арналған өткізгіш күміс пастасына және медициналық имплантаттар үшін титан қорытпасына арналған ұнтақтарға дейін. Дегенмен, жоғары сапалы, оттегі аз, сфералық ультра жұқа металл ұнтағын өндіру өте күрделі технологиялық мәселе болып табылады. Ұнтақты өндірудің әртүрлі технологияларының ішінде жоғары температурада металды суды тозаңдату бірегей артықшылықтарына байланысты көбірек назар аударады. Бірақ бұл шынымен де қауесет сияқты «жақсы» ма? Бұл мақалада жауап табу үшін оның принциптері, артықшылықтары, қиындықтары және қолданбалары қарастырылады.

1. Ультра жұқа металл ұнтағы: қазіргі индустрияның «көрінбейтін тірегі».

Жабдықты зерттемес бұрын, өте жұқа металл ұнтағының неліктен маңызды екенін түсіну қажет.

(1) Анықтама және стандарттар:

Әдетте, бөлшектерінің мөлшері 1 мкм мен 100 микрон аралығындағы металл ұнтақтары ұсақ ұнтақтар болып саналады, ал бөлшектерінің мөлшері 20 микроннан төмен (тіпті микроннан төмен деңгейге дейін) «ультра майда» немесе «микро майда» ұнтақтар деп аталады. Бұл ұнтақтар өте үлкен спецификалық бет аймағына ие, нәтижесінде беттік әсерлер, шағын өлшемді әсерлер және сусымалы материалдарда кездеспейтін кванттық әсерлер болады.

(2) Негізгі қолданба өрістері:

Қосымша өндіріс (3D басып шығару): Бұл өте жұқа металл ұнтақтарына сұраныстың ең үлкен секторы. Лазерлер немесе электронды сәулелер аэроғарыштық, медициналық (мысалы, жамбас буындары, тіс тәждері) және қалыптау өнеркәсібіне арналған күрделі геометриялық бөлшектерді дәл өндіру үшін ұнтақ қабаттарын дәйекті түрде балқытады. Ұнтақтың ағындылығы, бөлшектердің мөлшерінің таралуы және сфералықтығы басылған бөліктің дәлдігі мен өнімділігін тікелей анықтайды.

Металл бүрку (MIM): Өте жұқа металл ұнтағы байланыстырғышпен араласады және пішінді қалыптастыру үшін қалыпқа енгізіледі. Бұл «жасыл бөлік» телефон SIM науалары, атыс қаруының триггерлері және сағат корпустары сияқты үлкен көлемді, жоғары дәлдіктегі, өте күрделі шағын құрамдастарды шығару үшін ажырату және агломерациядан өтеді.

Термиялық бүрку технологиясы: ұнтақ жоғары температуралы жалынға немесе плазмалық ағынға беріледі, балқытылады, содан кейін тозуға төзімді, коррозияға төзімді және тотығуға төзімді жабындарды қалыптастыру үшін субстрат бетіне жоғары жылдамдықпен шашылады. Қозғалтқыш қалақтарында, мұнай құбырларында және т.б. кеңінен қолданылады.

Басқа салалар: Сондай-ақ электроника өнеркәсібіне арналған өткізгіш пасталар, химия өнеркәсібі үшін катализаторлар және қорғаныс саласына арналған энергетикалық материалдар кіреді.

Бұл жоғары деңгейлі қолданбалар металл ұнтағының бөлшектерінің өлшеміне, сфералық түріне, оттегінің мазмұнына, ағындылығына және көрінетін тығыздығына өте қатаң талаптар қояды.

2. Ұнтақты өндіру технологияларының алуан түрі: суды атомизациялау неге ерекшеленеді?

Металл ұнтақтарын алудың негізгі технологияларын физикалық әдістерге (мысалы, тозаңдату), химиялық әдістерге (мысалы, химиялық буларды тұндыру, қалпына келтіру) және механикалық әдістерге (мысалы, шарлы фрезерлік) бөлуге болады. Олардың ішінде атомизациялау өндірістің жоғары тиімділігіне, салыстырмалы түрде бақыланатын құнына және өнеркәсіптік ауқымдағы өндіріске жарамдылығына байланысты негізгі әдіс болып табылады.

Атомизация одан әрі қолданылатын ортаға қарай газды атомизациялау және суды атомизациялау болып бөлінеді.

Газды атомизациялау: балқытылған металл ағынына әсер ету үшін жоғары қысымды инертті газды (мысалы, аргон, азот) пайдаланады, оны ұнтаққа айналатын майда тамшыларға бөледі. Артықшылықтары жоғары ұнтақ сфералық және жақсы оттегі мазмұнын бақылауды қамтиды. Кемшіліктері күрделі жабдықты, жоғары газ құнын, жоғары энергияны тұтынуды және өте жұқа ұнтақтар үшін төмен өнімділікті қамтиды.

Суды атомизациялау: бұзушы орта ретінде жоғары қысымды су ағындарын пайдаланады. Дәстүрлі суды тозаңдату, оның жылдам салқындату жылдамдығына байланысты, негізінен жоғары оттегі бар тұрақты емес ұнтақтарды (қабыршақ немесе сфераға жақын) шығарады, көбінесе металлургия және дәнекерлеу материалдары сияқты пішіні маңызды емес салаларда қолданылады.

Жоғары температурадағы металды суды тозаңдату технологиясы суды тозаңдатудың жоғары тиімділігін газды тозаңдатудың жоғары сапасымен ақылды түрде үйлестіретін дәстүрлі суды тозаңдатуға негізделген ірі жаңалық болып табылады.

3. Жоғары температуралы металды суды атомизациялау ұнтағын өндіру машинасының құпиясын жою: ол қалай жұмыс істейді?

Жоғары өнімділігі жоғары жоғары температуралы су тозаңдатқышының негізгі дизайн философиясы: металл тамшыларын мүмкіндігінше мұқият тозаңдату және сумен байланысқанға дейін олардың сфералық күйінде қалуына мүмкіндік беру.

Оның жұмыс процесін мына негізгі қадамдармен қорытындылауға болады:

（1） Балқу және қызып кету: Металл немесе қорытпа шикізаты орташа жиілікті индукциялық пеште вакуумда немесе қорғаныш атмосферасында балқытылады және балқу температурасынан әлдеқайда жоғары температураға дейін қызады («өте қыздырылған» күй, әдетте 200-400 ° C жоғары). Жоғары температура балқытылған металдың тұтқырлығы мен беттік керілуін айтарлықтай төмендетеді, бұл кейінгі ұсақ және сфералық ұнтақтың түзілуінің негізгі алғышарты болып табылады.

（2）Бағыттаушы және тұрақты құю: балқытылған металл төменгі бағыттаушы саптама арқылы тұрақты ағын жасайды. Бұл ағынның тұрақтылығы ұнтақ бөлшектерінің біркелкі таралуы үшін өте маңызды.

（3）Жоғары қысымды атомизация: бұл технологияның өзегі. Металл ағыны әртүрлі бұрыштардан бірнеше ультра жоғары қысымды (100 МПа немесе одан да көп) су ағындары арқылы атомизация саптамасына дәл әсер етеді. Аса жоғары су қысымы ағындарға орасан зор кинетикалық энергия береді, ол төмен тұтқырлығы, беткі кернеуі төмен қатты қыздырылған металл ағынын өте ұсақ тамшыларға айналдыруға қабілетті.

（4）Ұшу және сфероидизация: ұсақталған металл микро тамшылары атомизация мұнарасының түбіне ұшу кезінде беттік керілу әсерінен тамаша сфераларға қысқару үшін жеткілікті уақыт алады. Жабдық атомизация мұнарасының ішіндегі атмосфераны (әдетте азот сияқты қорғаныш газымен толтырылады) және ұшу қашықтығын дәл бақылау арқылы тамшылардың сфероидизациясы үшін оңтайлы орта жасайды.

（5）Жылдам қатаю және жинау: сфералық тамшылар төмендегі сумен салқындатылған жинау резервуарына түскенде тез қатып, қатты сфералық ұнтақты құрайды. Сусыздандыру, кептіру, сүзу және араластыру сияқты кейінгі процестер соңғы өнімді береді.

4. Жоғары температурадағы суды атомизациялаудың «пайдалылығы»: артықшылықтарды жан-жақты талдау

Ол «жақсы» деп саналады, өйткені ол ультра жұқа ұнтақ өндірісіндегі бірнеше ауырсыну нүктелерін қарастырады:

1. Өте жоғары ультра жұқа ұнтақ шығымдылығы: бұл оның ең маңызды артықшылығы. Өте жоғары су қысымы мен металды қатты қыздыру технологиясының үйлесімі 15-25 мкм диапазондағы мақсатты ультра жұқа ұнтақтардың шығымдылығын дәстүрлі газды атомизациялаудан бірнеше есеге дейін күрт арттырып, бірлік өндіріс шығындарын айтарлықтай төмендетеді.

2. Тамаша ұнтақтың сфералықтығы: қатты қыздыру балқытылған металдың беттік керілуін азайтады және оңтайландырылған тозаңдату процестері 3D басып шығару және MIM талаптарына толығымен сәйкес келетін газбен атомизацияланған ұнтақтағыға өте жақын ұнтақ сферасының болуына әкеледі.

3. Оттегінің салыстырмалы түрде төмен мөлшері: суды орта ретінде пайдалану тотығу қаупін тудырса да, оңтайландырылған саптама дизайны, тозаңдату камерасын қорғаныш газымен толтыру және тиісті антиоксиданттарды қосу сияқты шаралар қолданбалы қажеттіліктердің көпшілігін қанағаттандыратын төмен деңгейде (көптеген қорытпалар үшін, 500 промилледен төмен) оттегі мазмұнын тиімді басқара алады.

4. Өндірістік шығындардың маңызды артықшылығы: Қымбат инертті газдарды пайдаланып газды тозаңдатумен салыстырғанда, судың құны шамалы дерлік. Жабдықтың инвестициясы және жұмыс энергиясының тұтынуы, сондай-ақ, кең ауқымды өнеркәсіптік өндіріс үшін экономикалық орынды ұсына отырып, эквивалентті өнімдегі газды атомизациялау жабдығына қарағанда әдетте төмен.

5. Кең материалды бейімдеу: темір негізіндегі, никель негізіндегі, кобальт негізіндегі қорытпалардан мыс қорытпаларына, алюминий қорытпаларына, қалайы қорытпаларына және т.б. ұнтақтарды өндіру үшін қолайлы, бұл күшті әмбебаптылықты көрсетеді.

5. Көңіл астындағы көлеңкелер: оның қиындықтары мен шектеулеріне объективті қарау

Ешбір технология мінсіз емес; Жоғары температурадағы суды атомизациялаудың қолданылатын шекаралары мен қиындықтары бар:

1. Белсенділігі жоғары металдар үшін: тотығуға өте бейім титан қорытпалары, тантал және ниобий сияқты белсенді металдар үшін су ортасының тотығу қаупі жоғары болып қалады, бұл оттегі мөлшері өте төмен ұнтақты (мысалы, <200 ppm) өндіруді қиындатады. Бұл материалдар қазіргі уақытта инертті газды атомизациялау немесе плазмалық айналмалы электрод процесі (PREP) сияқты технологиялар саласы болып табылады.

2. «Спутниктік» құбылыс: Атомизация кезінде әлдеқашан қатып қалған немесе жартылай қатайған шағын ұнтақтар үлкенірек тамшыларға әсер етіп, оларға жабысып, «спутниктік шарларды» құрайды, бұл ұнтақтың ағыны мен таралуына әсер етуі мүмкін. Процесс параметрлерін оңтайландыру арқылы азайту қажет.

3. Процесті басқарудың күрделілігі: Тұрақты түрде жоғары сапалы ұнтақты өндіру жоғары техникалық кедергіні білдіретін металдың қызып кету температурасы, судың қысымы, су ағынының жылдамдығы, саптама құрылымы және атмосфераны бақылау сияқты ондаған параметрлерді дәл бақылауды (xietong:协同 координациясын) қажет етеді.

4. Суды қайта өңдеу және тазарту: Кең ауқымды өндіріс судың тиімді айналымын салқындату жүйелерін және ағынды суларды тазарту жүйелерін қажет етеді, бұл қосалқы қондырғыларға күрделілік қосады.

6. Қорытынды: Бұл шынымен де жақсы ма?

Жауап: Өзінің сараптама саласында, иә, бұл шынымен де өте «жақсы».

Жоғары температуралы металды суды тозаңдату ұнтағын өндіру машинасы барлық басқа ұнтақ өндіру технологияларын ауыстыруды мақсат етпейді. Оның орнына ол жоғары тиімділік, төмен баға мен жоғары сапа арасындағы тамаша теңгерімге қол жеткізетін техникалық шешім ретінде қызмет етеді, ультра жұқа сфералық металл ұнтақтарына өсіп келе жатқан нарық сұранысын айтарлықтай қанағаттандырады.

Егер сіздің негізгі мақсатыңыз тот баспайтын болат, аспаптық болат, жоғары температуралы қорытпалар, кобальт-хром қорытпалары, мыс қорытпалары сияқты материалдардан 3D басып шығару, MIM, термиялық бүрку және т.б. қолданбалар үшін өте жұқа ұнтақтарды өндіру болса және сізде шығындарды бақылауға жоғары талаптар қойылса, онда жоғары температурада суды атомизациялау технологиясы өте тартымды және тартымды. Бұл өте жұқа металл ұнтағын өндіруді «игеруді» мүмкін етеді.

Дегенмен, егер сіздің өніміңіз титан қорытпасы немесе жоғары деңгейдегі аэроғарыштық қолданбалар үшін оттегінің мазмұнын барынша бақылауды қажет ететін басқа белсенді металл ұнтақтары болса, қымбатырақ инертті газды атомизациялау немесе плазмалық тозаңдату технологиялары сияқты басқа опцияларды қарастыру қажет болуы мүмкін.

Қорытындылай келе, жоғары температуралы металды суды тозаңдату ұнтағын өндіру машинасы қазіргі заманғы ұнтақ металлургия технологиясын дамытудағы маңызды жетістік болып табылады. Ол сапа мен құн арасындағы дәстүрлі矛盾 (maodun: қайшылық) шешу үшін инновациялық ойлауды пайдаланады және жоғары деңгейлі өндірістің дамуын басқаратын тағы бір қуатты қозғалтқышқа айналады. Таңдау кезінде материалдың қасиеттерін, өнім талаптарын және технологияның артықшылықтары мен кемшіліктерін толық түсіну - ең дана шешім қабылдаудың және ультра жұқа металл ұнтағы өндірісін шынымен «игерудің» кілті.