Vermalingsproces van metaalpoeder

Methode voor het bereiden van poeder door metaal- of legeringsvloeistoffen te verpulveren of op een andere manier te breken tot kleine druppeltjes met behulp van een snel bewegende vloeistof (verstuivingsmedium) en deze vervolgens te condenseren tot vast poeder. Verstuiving is de beste methode om volledig gelegeerd poeder te produceren, ook wel voorgelegeerd poeder genoemd. Elk deeltje van het poeder heeft niet alleen dezelfde uniforme chemische samenstelling als die van een gegeven gesmolten legering, maar verfijnt ook de kristallijne structuur door snelle stolling en elimineert de macrosegregatie van de tweede fase.

De verstuivingsmethode kan worden onderverdeeld in twee soorten: de "tweestroommethode" (het vermalen van de vloeibare legeringsstroom door middel van een verstuivingsmedium) en de "enkelstroommethode" (het vermalen van de vloeibare legeringsstroom op andere manieren). 846 De eerste methode is onderverdeeld in verstuiving met gas (helium, mist, stikstof, lucht) en vloeistof (water, olie) als verstuivingsmedium, terwijl de tweede methode onder andere centrifugale verstuiving en vacuümverstuiving met opgelost gas omvat.

De meest gebruikte methoden zijn gasverstuiving en waterverstuiving. Bij het verstuivingsproces wordt het ruwe metaal in een elektrische of inductieoven gesmolten tot een gekwalificeerde legeringsvloeistof (oververhit tot 100-150 °C) en vervolgens in een verdeelbak boven de verstuivingsmondstuk geïnjecteerd. De legeringsvloeistof stroomt via de bodemopening van de verdeelbak naar buiten en wordt verneveld tot kleine druppeltjes wanneer deze in contact komt met een hogesnelheidsstroom van lucht of water door het mondstuk. Over het algemeen zijn de poederdeeltjes die met inert gas zijn verstoven rond van vorm met een laag zuurstofgehalte (lager dan 100 × 10) en kunnen ze direct tot verdichte producten worden verwerkt door middel van thermovormtechnieken zoals warm-isostatisch persen. De meeste poederdeeltjes die met water zijn verstoven hebben een onregelmatige vorm, een hoog zuurstofgehalte (hoger dan 600 × 10) en moeten worden gegloeid, maar ze hebben een goede samendrukbaarheid en kunnen door koudpersen worden gevormd en vervolgens tot mechanische onderdelen worden gesinterd.

De bovengenoemde verstuivingsmethode is eenvoudig op grote schaal te industrialiseren, maar doordat de legeringsvloeistof in contact komt met de slak en de vuurvaste smeltkroes, is het onvermijdelijk dat er niet-metallische insluitsels in het resulterende poeder terechtkomen. Daarom heeft Soderfors Powder Company uit Zweden, volgens het ESR-principe, eerst de verdeelbak met een capaciteit van 7 ton omgebouwd tot een ESR-apparaat (elektroslakverwarming). Hierdoor werd het gehalte aan niet-metallische insluitsels in het poeder van snelstaal door stikstofverstuiving teruggebracht tot 1/10 van het oorspronkelijke gehalte, en de buigsterkte van het ASP-poeder snelstaal verhoogd van 3500 MPa tot meer dan 4000 MPa.

De maatregel om oxideverontreiniging volledig en effectief te voorkomen, is het toepassen van een "enkelstroom"-verstuivingsmethode, bijvoorbeeld de roterende-elektrodeverstuivingsmethode (zie roterende-elektrodemethode). Daarnaast bestaat er ook een vacuümverstuivingsmethode waarmee zeer zuiver bolvormig poeder kan worden geproduceerd. Het principe is als volgt: wanneer een gasverzadigde legeringsvloeistof onder druk plotseling aan een vacuüm wordt blootgesteld, ontsnapt het opgeloste gas en zet het uit, waardoor de legeringsvloeistof verstuiving ondergaat en vervolgens condenseert tot poeder. Voor nikkel-, koper-, kobalt-, ijzer- en aluminiummatrixlegeringen kan de methode van het oplossen van waterstof worden gebruikt om poeder te verkrijgen door middel van vacuümverstuiving met opgelost gas.