Technologia wytwarzania proszków metalowych

Przedmiotem wynalazku jest sposób i proces wytwarzania proszku metalowego metodą atomizacji

Technologia tła

W latach dwudziestych XIX wieku rozpylanie powietrza było używane do wytwarzania proszków metali nieżelaznych, a w latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych XX wieku było szeroko stosowane do produkcji proszków metali i stopów. Pod koniec lat siedemdziesiątych i na początku lat osiemdziesiątych XX wieku, wraz z rozwojem technologii komputerowej i nowoczesnej technologii sterowania, rozpylanie weszło w okres intensywnego rozwoju. Obecnie konwencjonalny schemat rozpylania gazowego polega na użyciu gazu ciekłego, takiego jak ciekły azot, ciekły argon, po podgrzaniu zgazowania, przy użyciu gazu o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu skierowanego na ciekły metal, rozpylanie metalu na cząstki. Teraz rozpylanie gazowe to bardziej wykorzystanie gazu obojętnego lub powietrza pod wysokim ciśnieniem itp. Wadą jest przejście gazu obojętnego na ciecz, a następnie ciśnienie, wzrost kosztów i niebezpieczny transport.

Celem wynalazku jest opracowanie metody wytwarzania proszku metalicznego metodą atomizacji i rozwiązanie problemu wysokich kosztów tego procesu. Aby rozwiązać ten problem techniczny, wynalazek przedstawia metodę wytwarzania proszku metalicznego metodą atomizacji, która obejmuje następujące etapy: wstępne podgrzanie i odparowanie atomizera ciekłego w celu uzyskania atomizera gazowego, który jest ciekły w atmosferze o temperaturze 10°C–30°C, a proszek metaliczny uzyskuje się poprzez wprowadzenie atomizera gazowego do tacki atomizera i przeprowadzenie gazowej atomizacji ciekłego metalu. Rozpylana substancja to substancja o temperaturze wrzenia w zakresie od 50°C do 200°C. Przy czym nebulizatorem jest etanol lub mieszanina etanolu i wody. Atomizer jest zasilany wodą, a zanim atomizer cieczy zostanie sprężony, ogrzany i zgazowany, obejmuje on również następujące etapy: destylację i usunięcie tlenu, sterylizację i dejonizację wody surowej w celu uzyskania oczyszczonej wody ciekłej. Wodą surową jest dowolna woda w wodzie wodociągowej, wodzie morskiej lub wodzie destylowanej. Gazowe rozpylanie ciekłego metalu obejmuje: pod ciśnieniem nie mniejszym niż 1,1 MPa i w temperaturze nie niższej niż temperatura wrzenia atomizera, ciekły metal jest rozpylany przez odparowany atomizer.

Po rozpyleniu ciekłego metalu za pomocą gazu i uzyskaniu proszku metalu, proces redukcji proszku metalu obejmuje również następujące etapy. Po rozpyleniu ciekłego metalu za pomocą gazu w celu uzyskania proszku metalu, odzyskuje się rozpylony gaz z tacy rozpylającej. Niniejszy wynalazek dotyczy metody wytwarzania proszków metali poprzez rozpylenie substancji ciekłej w atmosferze od 10°C do 30°C, dzięki czemu aerozole znajdują się w stanie ciekłym. W porównaniu z gazem obojętnym i azotem, które są gazowe w normalnej temperaturze i ciśnieniu, wynalazek nie wymaga skraplania rozpylonego materiału ze stanu gazowego, co zmniejsza koszty uzyskania ciekłego rozpylonego materiału. W normalnej temperaturze i ciśnieniu rozpylacz jest ciekły, więc transport pod wysokim ciśnieniem nie jest wymagany, co zmniejsza koszty transportu i ryzyko związane z rozpylaczem. Podsumowując, metoda wytwarzania proszku metalu poprzez rozpylanie przedstawiona w niniejszym wynalazku może znacznie obniżyć koszt materiałowy rozpylonego materiału, a tym samym koszt przygotowania proszku metalu. Aby dać jaśniejszy obraz schematu technicznego przykładu wykonania wynalazku lub stanu techniki, poniżej zamieszczono krótki opis rysunków wymaganych do wykorzystania w opisie przykładu wykonania lub stanu techniki. Załączone rysunki opisane poniżej stanowią jedynie niektóre przykłady wykonania niniejszego wynalazku, a inne załączone rysunki mogą zostać uzyskane bez konieczności pracy twórczej przez przeciętnych techników w tej dziedzinie. Rys.

Rys. 1 przedstawia schemat blokowy metody przygotowywania proszku metalowego przez rozpylanie, a rys. 2 przedstawia lokalny schemat strukturalny wieży rozpylającej.

Aby ułatwić osobom z branży technicznej zrozumienie schematu wynalazku, poniższy opis został szczegółowo wyjaśniony za pomocą załączonych rysunków i konkretnego przykładu wykonania. Oczywiście opisane przykłady wykonania stanowią jedynie część przykładów wykonania wynalazku, a nie wszystkie. Na podstawie przykładów wykonania wynalazku, wszystkie pozostałe przykłady wykonania uzyskane przez zwykłych techników w tej dziedzinie bez wykonywania pracy twórczej objęte są zakresem ochrony wynalazku. Jak pokazano na rys. 1, rys. 1 przedstawia schemat blokowy metody wytwarzania proszku metalowego poprzez atomizację, przewidzianej w jednym z przykładów wykonania wynalazku, która może obejmować: Krok S1: wstępne odparowanie rozpylacza cieczy pod ciśnieniem w celu uzyskania rozpylacza gazowego. Nebulizator w tym przykładzie wykonania odnosi się do substancji, która jest cieczą w normalnej temperaturze i ciśnieniu. Dokładniej rzecz biorąc, może to być substancja, która jest cieczą w atmosferze od 10 °C do 30 °C. Krok S2: gazowy atomizer wprowadza się do tacki rozpylającej, a ciekły metal jest rozpylany gazowo w celu uzyskania proszku metalicznego.

Należy zauważyć, że ponieważ do rozpylania ciekłego metalu używany jest gaz, stan gazowy atomizera powinien być utrzymywany po jego wprowadzeniu do tacy natryskowej; ponadto, gdy atomizer jest używany do rozpylania ciekłego metalu, rozpylacz służy do rozpylania ciekłego metalu pod wysokim ciśnieniem, co jest podobne do konwencjonalnego rozpylania w celu przygotowania proszku metalu. Jak pokazano na rys. 2, przedstawia on schemat lokalnej struktury tacy natryskowej rozpylacza w przykładzie wykonania wynalazku. W procesie rozpylania metalu, ciekły metal 2 spływa w dół z kierunku znad płyty rozpylającej 1; jednocześnie gaz rozpylający jest rozpylany przez kanał strumieniowy 3 po obu stronach spływającego ciekłego metalu 2, co powoduje uderzenie w ciekły metal 2, co z kolei prowadzi do powstania proszku metalu. Większość obecnie stosowanych gazów rozpylanych to azot lub inne gazy obojętne. Jednak w transporcie przemysłowym gaz ten często wymaga schłodzenia, sprężenia do postaci ciekłej, w transporcie niskotemperaturowym i wysokociśnieniowym. Po pierwsze, skroplenie ciekłego azotu lub ciekłego gazu obojętnego, który jest gazem w normalnej temperaturze i ciśnieniu, jest stosunkowo kosztowne, a także kosztowne jest utrzymanie ciekłego azotu w stanie skroplonym podczas transportu. W rezultacie rośnie koszt rozpylacza, co z kolei prowadzi do wyższego kosztu proszku metalu. W niniejszym wynalazku substancja, która jest cieczą w normalnej temperaturze i ciśnieniu, jest bezpośrednio używana jako rozpylacz i jest łatwiejsza do uzyskania niż substancja, która jest gazem w normalnej temperaturze i ciśnieniu, i nie wymaga skroplenia. Wynalazek obniża koszt zakupu rozpylacza i eliminuje konieczność stosowania transportu pod wysokim ciśnieniem i w niskiej temperaturze w procesie transportu. Dlatego rozpylacz zastosowany w wynalazku może znacznie obniżyć koszt jego uzyskania, a tym samym obniżyć koszt przygotowania proszku metalu poprzez rozpylanie.

Opcjonalnie, w konkretnym wariancie wynalazku, atomizer może być napełniony wodą, etanolem lub mieszaniną wody i etanolu, między innymi. Biorąc pod uwagę rozpylanie proszku metalu w preparacie, finalnie konieczne jest odparowanie rozpylonej cieczy. Dlatego, aby obniżyć koszty odparowywania aerozoli ciekłych do aerozoli gazowych, jako aerozole można stosować substancje o stosunkowo niskiej temperaturze wrzenia. Oczywiście zrozumiałe jest, że ich temperatura wrzenia nie powinna być zbyt niska, w przeciwnym razie będą bardziej lotne. Dlatego, w innym konkretnym wariancie wynalazku, rozpylany materiał może dodatkowo zawierać substancję o temperaturze wrzenia w zakresie od 50°C do 200°C. Oczywiście, nebulizator o wyższej temperaturze wrzenia nie jest wykluczony w wynalazku, a nebulizator o temperaturze wrzenia 50°C-200°C w tym wariancie jest bardziej preferowanym wariantem, co pozwala obniżyć koszty odparowywania rozpylonej cieczy. W innym konkretnym wariancie wynalazku, atomizer może być napełniony wodą. Należy zauważyć, że cena wody jest stosunkowo niska w porównaniu z innymi substancjami. Koszt atomizera można znacznie obniżyć. Ponadto, woda używana w atomizerze w tym wariancie może być łatwo dostępną wodą, taką jak woda morska, woda z kranu lub woda destylowana. Alternatywnie, aby uniknąć zanieczyszczeń w wodzie, woda może również zawierać:

Surowa woda jest oczyszczana poprzez destylację, sterylizację i dejonizację w celu uzyskania oczyszczonej wody w stanie ciekłym. Woda w stanie ciekłym jest wykorzystywana jako atomizer do przygotowywania proszku metalowego poprzez rozpylanie przez użytkownika po zgazowaniu, co skutecznie zapobiega utlenianiu cząstek zanieczyszczeń w wodzie, tlenie itp. do postaci metalu. Ponadto, aby uniknąć nieuniknionego częściowego utleniania otrzymanego proszku metalowego podczas procesu przygotowania, po jego otrzymaniu, proszek metalowy może zostać poddany dodatkowej obróbce poprzez reakcję redukcji. W szczególności proszek metalowy można również zmieszać z gazem redukującym, aby wywołać reakcję redukcji w określonych warunkach reakcji i ostatecznie uzyskać czystszy proszek metalowy. W oparciu o dowolny wariant wykonania, w innym konkretnym wariancie wykonania wynalazku, wynalazek może dodatkowo obejmować: pod ciśnieniem nie mniejszym niż 1,1 MPa i nie niższym niż temperatura wrzenia atomizera, ciekły metal jest rozpylany przez atomizer parowy. W szczególności, gdy atomizer gazowy odparowuje ciekły metal, zapewnia się, że atomizer nie ulegnie skropleniu. W związku z tym konieczne jest przeprowadzanie atomizacji metalu w warunkach wysokiej temperatury i ciśnienia. W szczególności atomizacja może odbywać się przy ciśnieniu wyższym niż 1,1 MPa i temperaturze wyższej niż temperatura wrzenia atomizera. Należy zauważyć, że ciśnienie nie niższe niż 1,1 MPa może być stosowane w wariantach, w których atomizerem jest woda, ale ciśnienie 0,6 MPa lub 0,7 MPa może być również stosowane w przypadku substancji takich jak etanol.

Opcjonalnie, w innym konkretnym wariancie wykonania wynalazku, może on dodatkowo obejmować: po wysokociśnieniowej atomizacji gazowej ciekłego metalu, w celu uzyskania proszku metalu, odzysk aerozoli gazowych z tacki rozpyłowej. Ponieważ atomizer jest ciekły w normalnej temperaturze i ciśnieniu, po uwolnieniu go z atomizera wysokotemperaturowego i wysokociśnieniowego, spadek temperatury i ciśnienia powoduje, że atomizer może skroplić się do postaci ciekłej. Recykling jest łatwiejszy niż w przypadku substancji gazowych, co dodatkowo obniża koszty. Warianty wykonania w niniejszej specyfikacji opisano w sposób stopniowy. Każdy wariant wykonania podkreśla różnice w stosunku do pozostałych wariantów. Te same lub podobne fragmenty każdego wariantu wykonania są ze sobą powiązane. W przypadku urządzenia z wariantem wykonania opis jest prosty, ponieważ odpowiada metodzie z wariantem wykonania, opisanej w części poświęconej metodom. Metoda wytwarzania proszku metalu poprzez atomizację, opisana w niniejszym wynalazku, została szczegółowo przedstawiona. W niniejszym artykule zasada i sposób realizacji wynalazku są opisane za pomocą konkretnych przykładów, które służą jedynie zrozumieniu metody i jej głównej idei. Należy podkreślić, że wynalazek można udoskonalać i modyfikować bez konieczności oddzielenia go od zasady wynalazku dla przeciętnego personelu technicznego w dziedzinie techniki; te udoskonalenia i modyfikacje również wchodzą w zakres ochrony zastrzeżeń patentowych wynalazku.