Metāla pulvera atomizācijas sasmalcināšanas process

Pulvera sagatavošanas metode, kurā metāla vai sakausējumu šķidrumus ātri kustīgā šķidrumā (izsmidzināšanas vidē) iedarbina vai citādi sadala sīkos pilieniņos un pēc tam kondensē cietā pulverī. Atomizācija ir labākā metode pilnībā leģēta pulvera iegūšanai, ko sauc par iepriekš leģētu pulveri. Katrai pulvera daļiņai ir ne tikai tāds pats vienmērīgs ķīmiskais sastāvs kā dotajam izkausētajam sakausējumam, bet tā arī uzlabo kristālisko struktūru ātras sacietēšanas dēļ un novērš otrās fāzes makrosegregāciju.

Atomizācijas metodi var iedalīt divās kategorijās: "divu plūsmu metode" (sakausējuma šķidruma plūsmas saspiešana ar atomizācijas vides plūsmu) un "vienas plūsmas metode" (sakausējuma šķidruma plūsmas saspiešana ar citiem veidiem). Pirmā ir iedalīta gāzes (hēlijs, migla, slāpeklis, gaiss) un šķidruma (ūdens, eļļa) atomizācijas vidē, otrā ir centrbēdzes atomizācija un izšķīdinātas gāzes vakuuma atomizācija.

Visplašāk izmantotās metodes ir gāzes atomizācija un ūdens atomizācija. Atomizācijas procesā neapstrādāts metāls tiek izkausēts elektriskā vai indukcijas krāsnī kvalificētā sakausējuma šķidrumā (pārkarsēts līdz 100–150 °C) un pēc tam ievadīts iztukšošanas traukā, kas atrodas virs iztukšošanas sprauslas. Sakausējuma šķidrums izplūst no iztukšošanas trauka apakšējās atveres un, saskaroties ar ātrgaitas gaisa vai ūdens plūsmu caur sprauslu, tiek atomizēts mazos pilieniņos. Parasti inertās gāzes atomizētās pulvera daļiņas ir apaļas formas ar viszemāko skābekļa saturu (zem L00 × 10), un no tām var tieši veidot blīvētus produktus, izmantojot termoformēšanas metodes, piemēram, karsto izostatisko presēšanu. Lielākajai daļai ūdenī atomizēto pulvera daļiņu ir neregulāra forma, augsts skābekļa saturs (virs 600 × 10), un tās ir jāatkvēlina, taču tām ir laba saspiežamība, un tās var veidot ar aukstu presēšanu un pēc tam saķepināt mehāniskās detaļās.

Iepriekšminēto atomizācijas metodi ir viegli industrializēt lielos daudzumos, taču, tā kā sakausējuma šķidrums saskaras ar izdedžiem un ugunsizturīgo tīģeli, iegūtajā pulverī neizbēgami nonāk nemetāliski ieslēgumi. Tāpēc saskaņā ar ESR principu Zviedrijas uzņēmums Soderfors Powder Company vispirms nomainīja 7 T ietilpības tvertni par ESR (elektroizdedžu sildīšanas) ierīci, samazinot nemetālisko ieslēgumu saturu ātrgaitas tērauda pulverī, izmantojot slāpekļa atomizāciju, līdz 1/10 no sākotnējā satura, un ASP pulvera ātrgaitas tērauda lieces izturība tika palielināta no 3500 MPa līdz vairāk nekā 4000 MPa.

Lai pilnībā un efektīvi novērstu oksīdu piesārņojumu, var izmantot "vienas plūsmas" atomizācijas metodi, piemēram, rotējošā elektroda atomizācijas metodi (sk. rotējošā elektroda metodi). Papildus tam pastāv arī vakuuma šķīduma atomizācijas metode, kas var radīt augstas tīrības pakāpes sfērisku pulveri. Princips ir šāds: kad gāzes pārsātinātais sakausējuma šķidrums zem spiediena pēkšņi tiek pakļauts vakuumam, izšķīdusī gāze izplūst un izplešas, izraisot sakausējuma šķidruma atomizāciju un pēc tam kondensējoties pulverī. Niķeļa, vara, kobalta, dzelzs un alumīnija matricu sakausējumiem var izmantot ūdeņraža šķīdināšanas metodi, lai panāktu vakuuma izšķīdinātas gāzes atomizāciju pulverī.