Postopek drobljenja kovinskega prahu z atomizacijo

Metoda za pripravo prahu z udarjanjem ali drugačnim razbijanjem kovinskih ali zlitin v drobne kapljice s hitro premikajočo se tekočino (atomizirajočim medijem) in nato zgoščevanjem v trdni prah. Atomizacija je najboljša metoda za proizvodnjo popolnoma legiranega prahu, ki se imenuje predlegirani prah. Vsak delec prahu ima ne le enako enotno kemično sestavo kot določena staljena zlitina, temveč zaradi hitrega strjevanja tudi izboljša kristalno strukturo in odpravi makrosegregacijo druge faze.

Metodo atomizacije lahko razdelimo na dve vrsti: "dvostokovno metodo" (drobljenje tekočega toka zlitine s tokom atomizirajočega medija) in "enotokovno metodo" (drobljenje tekočega toka zlitine na druge načine). Prva se deli na atomizacijo s plinom (helij, megla, dušik, zrak) in tekočino (voda, olje), druga pa na centrifugalno atomizacijo in vakuumsko atomizacijo raztopljenega plina.

Najpogosteje uporabljeni metodi sta atomizacija s plinom in atomizacija z vodo. Pri postopku atomizacije se surova kovina v električni ali indukcijski peči stopi v ustrezno tekočo zlitino (pregreto na 100 ~ 150 °C) in nato vbrizga v ponev, ki se nahaja nad atomizacijsko šobo. Tekoča zlitina teče iz spodnje odprtine ponev in se ob stiku z visokohitrostnim tokom zraka ali vode skozi šobo atomizira v majhne kapljice. Na splošno so delci prahu, atomizirani z inertnim plinom, okrogle oblike z najnižjo vsebnostjo kisika (pod L00 × 10) in jih je mogoče neposredno s termoformiranjem, kot je vroče izostatično stiskanje, predelati v zgoščene izdelke. Večina delcev prahu, atomiziranih z vodo, ima nepravilno obliko, visoko vsebnost kisika (nad 600 × 10) in jih je treba žariti, vendar imajo dobro stisljivost in jih je mogoče oblikovati s hladnim stiskanjem ter nato sintrati v mehanske dele.

Zgoraj omenjena metoda atomizacije je enostavna za industrijsko uporabo v velikih količinah, vendar je zaradi stika zlitinske tekočine z žlindro in ognjevzdržnim lončkom neizogibno, da se v nastali prah vnesejo nekovinski vključki. Zato je švedsko podjetje Soderfors Powder Company v skladu z načelom ESR najprej spremenilo ponev s prostornino 7 T v napravo ESR (elektrožlindrno segrevanje), pri čemer se je vsebnost nekovinskih vključkov v prahu hitroreznega jekla z dušikovo atomizacijo zmanjšala na 1/10 prvotne vsebnosti, upogibna trdnost prahu hitroreznega jekla ASP pa se je povečala s 3500 MPa na več kot 4000 MPa.

Ukrep za popolno in učinkovito preprečevanje kontaminacije z oksidi je uporaba metode atomizacije z enim tokom, na primer metode atomizacije z rotirajočo elektrodo (glej metoda z rotirajočo elektrodo). Poleg tega obstaja metoda atomizacije z vakuumsko raztopino, ki lahko proizvede tudi visoko čist sferični prah. Načelo je naslednje: ko je plinsko prenasičena tekočina zlitine pod tlakom nenadoma izpostavljena vakuumu, raztopljeni plin uhaja in se širi, kar povzroči atomizacijo tekočine zlitine, ki se nato kondenzira v prah. Pri matričnih zlitinah niklja, bakra, kobalta, železa in aluminija se lahko za dosego vakuumske atomizacije prahu z raztopljenim plinom uporabi metoda raztapljanja vodika.