Proces rozdrabniania proszku metalowego

Metoda wytwarzania proszku polegająca na rozbijaniu lub w inny sposób rozbijaniu ciekłego metalu lub stopu na drobne kropelki za pomocą szybko poruszającego się płynu (ośrodka rozpylającego), a następnie skraplaniu ich do postaci stałego proszku. Atomizacja to najlepsza metoda wytwarzania proszku w pełni stopowego, zwanego proszkiem wstępnie stopowym. Każda cząstka proszku nie tylko ma taki sam jednorodny skład chemiczny jak dany stop, ale także udoskonala strukturę krystaliczną dzięki szybkiemu krzepnięciu i eliminuje makrosegregację drugiej fazy.

Metodę atomizacji można podzielić na dwa rodzaje: „metodę dwuprzepływową” (kruszenie przepływu ciekłego stopu przez przepływ rozpylającego ośrodka) i „metodę jednoprzepływową” (kruszenie przepływu ciekłego stopu innymi sposobami). Pierwsza z nich dzieli się na rozpylanie gazowe (hel, mgła, azot, powietrze) i ciekłe (woda, olej), druga zaś na rozpylanie odśrodkowe i rozpylanie próżniowe rozpuszczonego gazu.

Najpowszechniej stosowanymi metodami są atomizacja gazowa i atomizacja wodna. W procesie atomizacji surowy metal jest topiony w kwalifikowanym stopie ciekłym (przegrzanym do 100 ~ 150 ° C) w piecu elektrycznym lub indukcyjnym, a następnie wtryskiwany do kadzi pośredniej znajdującej się nad dyszą atomizującą. Stop ciekły wypływa z dolnego otworu kadzi pośredniej i jest rozpylany na małe kropelki, gdy spotyka się z szybkim przepływem powietrza lub wody przez dyszę. Ogólnie rzecz biorąc, cząstki proszku rozpylane gazem obojętnym mają okrągły kształt i najniższą zawartość tlenu (poniżej L00 × 10) i mogą być bezpośrednio przekształcane w zagęszczone produkty za pomocą technik termoformowania, takich jak prasowanie izostatyczne na gorąco. Większość cząstek proszku rozpylanego wodą ma nieregularny kształt, wysoką zawartość tlenu (powyżej 600 × 10) i wymaga wyżarzania, ale mają dobrą ściśliwość i mogą być formowane przez prasowanie na zimno, a następnie spiekane w części mechaniczne.

Opisana powyżej metoda atomizacji jest łatwa do zastosowania w przemyśle na dużą skalę, ale ponieważ ciekły stop ma kontakt z żużlem i tyglem ogniotrwałym, nieuchronne jest wprowadzanie do powstałego proszku wtrąceń niemetalicznych. Dlatego też, zgodnie z zasadą ESR, firma Soderfors Powder Company of Sweden najpierw przekształciła kadź pośrednią o pojemności 7 ton w urządzenie ESR (nagrzewanie elektrożużlowe). Zawartość wtrąceń niemetalicznych w proszku stali szybkotnącej poprzez atomizację azotem została zmniejszona do 1/10 pierwotnej zawartości, a wytrzymałość na zginanie stali szybkotnącej z proszkiem ASP wzrosła z 3500 MPa do ponad 4000 MPa.

Aby całkowicie i skutecznie uniknąć zanieczyszczenia tlenkami, należy zastosować metodę rozpylania „pojedynczego przepływu”, na przykład metodę rozpylania z wirującą elektrodą (patrz metoda wirującej elektrody). Ponadto, istnieje metoda rozpylania w roztworze próżniowym, która pozwala również na produkcję proszku sferycznego o wysokiej czystości. Zasada działania jest następująca: gdy przesycony gazem ciekły stop pod ciśnieniem zostanie nagle wystawiony na działanie próżni, rozpuszczony gaz ulatnia się i rozpręża, powodując rozpylenie ciekłego stopu, a następnie kondensuje się do postaci proszku. W przypadku stopów niklu, miedzi, kobaltu, żelaza i aluminium, metoda rozpuszczenia wodoru może być stosowana do uzyskania proszku rozpylanego gazem w próżni.