เทคโนโลยีการผลิตผงโลหะ

สิ่งประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับวิธีการและกระบวนการในการเตรียมผงโลหะโดยการทำให้เป็นละออง

เทคโนโลยีพื้นหลัง

ในช่วงทศวรรษที่ 1820 มีการใช้การพ่นละอองด้วยอากาศเพื่อผลิตผงโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก และในช่วงทศวรรษที่ 1950 และ 1960 มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตผงโลหะและโลหะผสม ในช่วงปลายทศวรรษที่ 1970 และต้นทศวรรษที่ 1980 ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีการควบคุมที่ทันสมัย ​​การพ่นละอองจึงเข้าสู่ยุคแห่งการพัฒนาอย่างก้าวกระโดด ปัจจุบัน แผนการพ่นละอองด้วยก๊าซแบบดั้งเดิมคือการใช้ก๊าซเหลว เช่น ไนโตรเจนเหลว อาร์กอนเหลว หลังจากให้ความร้อนแล้วจึงใช้ก๊าซแรงดันสูงอุณหภูมิสูงเพื่อพ่นโลหะเหลวให้กลายเป็นอนุภาค ปัจจุบัน การพ่นละอองด้วยก๊าซนิยมใช้ก๊าซเฉื่อยหรืออากาศแรงดันสูงมากขึ้น ข้อเสียคือการเปลี่ยนก๊าซเฉื่อยเป็นของเหลวแล้วเปลี่ยนเป็นความดัน ต้นทุนที่สูงขึ้น และการขนส่งที่อันตราย

สิ่งประดิษฐ์นี้มีวัตถุประสงค์เพื่อนำเสนอวิธีการเตรียมผงโลหะด้วยวิธีการทำให้เป็นละออง และแก้ปัญหาต้นทุนสูงในการเตรียมผงโลหะด้วยวิธีการทำให้เป็นละออง เพื่อแก้ปัญหาทางเทคนิค สิ่งประดิษฐ์นี้จึงนำเสนอวิธีการเตรียมผงโลหะด้วยวิธีการทำให้เป็นละออง ซึ่งประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้: การทำให้เครื่องพ่นละอองของเหลวร้อนและทำให้กลายเป็นไอเพื่อให้ได้เครื่องพ่นละอองก๊าซ โดยที่เครื่องพ่นละอองจะเป็นของเหลวที่อุณหภูมิ 10-30 องศาเซลเซียส และผงโลหะจะได้มาจากการนำเครื่องพ่นละอองก๊าซเข้าไปในถาดของเครื่องพ่นละอองและทำการทำให้โลหะเหลวเป็นละอองด้วยก๊าซ สารที่ถูกทำให้เป็นละอองคือสารที่มีจุดเดือดอยู่ในช่วง 50-200 องศาเซลเซียส โดยที่เครื่องพ่นละอองคือเอทานอล หรือเครื่องพ่นละอองคือส่วนผสมของเอทานอลและน้ำ อะตอมไมเซอร์คือน้ำ และก่อนที่อะตอมไมเซอร์ของเหลวจะถูกอัด อัดความร้อน และเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซล่วงหน้า อะตอมไมเซอร์ยังประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้: การกลั่นและการกำจัดออกซิเจน การฆ่าเชื้อ และการกำจัดไอออนของน้ำดิบ เพื่อให้ได้น้ำเหลวบริสุทธิ์ น้ำดิบคือน้ำใดๆ ในน้ำประปา น้ำทะเล หรือน้ำกลั่น การทำให้โลหะเหลวเป็นละอองด้วยก๊าซประกอบด้วย: ที่ความดันไม่น้อยกว่า 1.1 mpa และที่อุณหภูมิไม่ต่ำกว่าจุดเดือดของอะตอมไมเซอร์ ของเหลวโลหะจะถูกทำให้เป็นละอองโดยอะตอมไมเซอร์ที่ระเหยกลายเป็นไอ

โดยที่ หลังจากโลหะเหลวถูกทำให้เป็นละอองด้วยก๊าซและได้ผงโลหะแล้ว กระบวนการรีดิวซ์ผงโลหะยังประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้ โดยหลังจากโลหะเหลวถูกทำให้เป็นละอองด้วยก๊าซเพื่อให้ได้ผงโลหะแล้ว ก๊าซที่ถูกทำให้เป็นละอองที่ปล่อยออกมาจากถาดพ่นจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ สิ่งประดิษฐ์นี้นำเสนอวิธีการเตรียมผงโลหะโดยการทำให้สารที่เป็นของเหลวเป็นละอองที่อุณหภูมิ 10 ถึง 30 องศาเซลเซียส ละอองลอยจะมีสถานะเป็นของเหลว เมื่อเทียบกับก๊าซเฉื่อยและไนโตรเจนซึ่งเป็นก๊าซที่อุณหภูมิและความดันปกติ สิ่งประดิษฐ์นี้ไม่จำเป็นต้องทำให้สารที่ถูกทำให้เป็นละอองเหลวกลายเป็นของเหลว ซึ่งช่วยลดต้นทุนในการทำให้สารที่ถูกทำให้เป็นละอองเหลวกลายเป็นของเหลว ที่อุณหภูมิและความดันปกติ อะตอมไมเซอร์จะเป็นของเหลว ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องขนส่งด้วยแรงดันสูงในกระบวนการขนส่ง ซึ่งช่วยลดต้นทุนการขนส่งและอันตรายจากอะตอมไมเซอร์ สรุปได้ว่า วิธีการเตรียมผงโลหะด้วยวิธีการทำให้เป็นละอองตามสิ่งประดิษฐ์นี้สามารถลดต้นทุนวัสดุของวัสดุที่ถูกทำให้เป็นละอองได้อย่างมาก จึงช่วยลดต้นทุนการเตรียมผงโลหะลงได้ เพื่อให้เห็นภาพทางเทคนิคของรูปแบบการใช้งานตามสิ่งประดิษฐ์หรือเทคโนโลยีเดิมได้ชัดเจนยิ่งขึ้น ขออธิบายรายละเอียดโดยย่อของแบบร่างที่จำเป็นต้องใช้ในรูปแบบการใช้งานหรือเทคโนโลยีเดิมไว้ด้านล่างนี้ แบบร่างที่แนบมานี้เป็นเพียงตัวอย่างบางส่วนของสิ่งประดิษฐ์นี้เท่านั้น ส่วนแบบร่างอื่นๆ ที่แนบมาสามารถหาได้โดยไม่ต้องใช้แรงงานช่างเทคนิคทั่วไปในสาขานี้ รูปที่

รูปที่ 1 แสดงแผนภาพขั้นตอนของวิธีการเตรียมผงโลหะโดยการฉีดละออง และรูปที่ 2 แสดงแผนภาพโครงสร้างท้องถิ่นของหอฉีดละออง

เพื่อให้บุคลากรในสายงานเทคนิคเข้าใจรูปแบบของสิ่งประดิษฐ์ได้ดียิ่งขึ้น ต่อไปนี้จึงได้อธิบายรายละเอียดเพิ่มเติมพร้อมภาพวาดที่แนบมาและรูปแบบการใช้งานเฉพาะ เห็นได้ชัดว่ารูปแบบการใช้งานที่อธิบายไว้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของรูปแบบการใช้งานของสิ่งประดิษฐ์ ไม่ใช่ทั้งหมด จากรูปแบบการใช้งานของสิ่งประดิษฐ์ รูปแบบการใช้งานอื่นๆ ทั้งหมดที่ได้มาโดยช่างเทคนิคทั่วไปในสาขานี้โดยไม่ได้ทำงานสร้างสรรค์ใดๆ อยู่ภายใต้ขอบเขตการคุ้มครองของสิ่งประดิษฐ์นี้ ดังที่แสดงในรูปที่ 1 รูปที่ 1 แสดงแผนผังขั้นตอนการทำงานของวิธีการเตรียมผงโลหะโดยการทำให้เป็นละอองตามรูปแบบการใช้งานหนึ่งของสิ่งประดิษฐ์ ซึ่งอาจรวมถึง: ขั้นตอน S1: การระเหยเบื้องต้นของอะตอมไมเซอร์ของเหลวภายใต้ความดัน เพื่อให้ได้อะตอมไมเซอร์ที่เป็นก๊าซ หัวฉีดละอองในรูปแบบการใช้งานนี้หมายถึงสารที่เป็นของเหลวที่อุณหภูมิและความดันปกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อาจเป็นสารที่เป็นของเหลวในบรรยากาศ 10 ถึง 30 องศาเซลเซียส ขั้นตอน S2: หัวฉีดละอองที่เป็นก๊าซจะถูกนำเข้าไปในถาดสเปรย์ละออง และฉีดของเหลวโลหะให้เป็นก๊าซเพื่อให้ได้ผงโลหะ

ควรสังเกตว่า เนื่องจากมีการใช้แก๊สเพื่อทำให้โลหะเหลวเป็นละออง จึงต้องรักษาสถานะก๊าซของอะตอมไมเซอร์ไว้เมื่อใส่เข้าไปในถาดพ่น นอกจากนี้ เมื่อใช้อะตอมไมเซอร์เพื่อทำให้โลหะเหลวเป็นละออง อะตอมไมเซอร์จะฉีดพ่นโลหะเหลวด้วยแรงดันสูง ซึ่งคล้ายกับการฉีดพ่นแบบเดิมเพื่อเตรียมผงโลหะ ดังแสดงในรูปที่ 2 รูปที่ 2 แสดงแผนผังโครงสร้างเฉพาะที่ของถาดพ่นอะตอมไมเซอร์ตามรูปแบบการประดิษฐ์นี้ ในกระบวนการทำให้โลหะเป็นละออง ของเหลวโลหะ 2 จะไหลลงมาจากทิศทางเหนือแผ่นพ่นอะตอมไมเซอร์ 1 ในขณะเดียวกัน ก๊าซอะตอมไมเซอร์จะถูกฉีดพ่นผ่านช่องเจ็ท 3 ทั้งสองด้านของของเหลวโลหะ 2 ที่ไหลลง ทำให้เกิดแรงกระแทกต่อของเหลวโลหะ 2 ซึ่งทำให้เกิดผงโลหะ ก๊าซอะตอมไมเซอร์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในปัจจุบันคือไนโตรเจนหรือก๊าซเฉื่อยอื่นๆ แต่ในการขนส่งทางอุตสาหกรรม ก๊าซชนิดนี้มักจำเป็นต้องถูกทำให้เย็นลงก่อน แล้วจึงถูกอัดให้เป็นของเหลวในการขนส่งที่อุณหภูมิต่ำและความดันสูง ประการแรก การทำให้ไนโตรเจนเหลวหรือก๊าซเฉื่อยเหลวซึ่งเป็นก๊าซที่อุณหภูมิและความดันปกติเป็นของเหลวนั้นมีราคาค่อนข้างสูง และการรักษาไนโตรเจนเหลวให้เป็นของเหลวระหว่างการขนส่งก็มีต้นทุนสูงเช่นกัน ส่งผลให้ต้นทุนของอะตอมไมเซอร์เพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลให้ต้นทุนของผงโลหะสูงขึ้น ในสิ่งประดิษฐ์นี้ สารที่เป็นของเหลวที่อุณหภูมิและความดันปกติจะถูกใช้เป็นอะตอมไมเซอร์โดยตรง ซึ่งหาได้ง่ายกว่าสารที่เป็นก๊าซที่อุณหภูมิและความดันปกติ และไม่จำเป็นต้องทำให้สารเป็นของเหลว สิ่งประดิษฐ์นี้ช่วยลดต้นทุนการซื้ออะตอมไมเซอร์ และไม่จำเป็นต้องใช้การขนส่งด้วยความดันสูงและอุณหภูมิต่ำในกระบวนการขนส่ง ดังนั้น อะตอมไมเซอร์ที่ใช้ในสิ่งประดิษฐ์นี้จึงสามารถลดต้นทุนในการได้มาซึ่งอะตอมไมเซอร์ได้อย่างมาก ซึ่งช่วยลดต้นทุนการเตรียมผงโลหะด้วยวิธีการทำให้เป็นละออง

ในรูปแบบเฉพาะของสิ่งประดิษฐ์นี้ อะตอมไมเซอร์อาจเป็นน้ำ เอทานอล หรือส่วนผสมของน้ำและเอทานอล เป็นต้น เมื่อพิจารณาถึงกระบวนการทำให้ผงโลหะเป็นละอองในการเตรียมสาร ความต้องการขั้นสุดท้ายคือการทำให้สารกลายเป็นไอ ดังนั้น เพื่อลดต้นทุนในการทำให้ละอองของเหลวกลายเป็นไอ จึงสามารถใช้สารที่มีจุดเดือดค่อนข้างต่ำเป็นละอองได้ แน่นอนว่าจุดเดือดของสารไม่ควรต่ำเกินไป มิฉะนั้นจะระเหยได้ง่าย ดังนั้น ในรูปแบบการใช้งานเฉพาะอีกรูปแบบหนึ่งของสิ่งประดิษฐ์นี้ วัสดุที่ถูกทำให้เป็นละอองอาจประกอบด้วยสารที่มีจุดเดือดอยู่ในช่วง 50-200 องศาเซลเซียส แน่นอนว่าเครื่องพ่นละอองที่มีจุดเดือดสูงกว่าไม่ได้ถูกยกเว้นในสิ่งประดิษฐ์นี้ และเครื่องพ่นละอองที่มีจุดเดือด 50-200 องศาเซลเซียสในรูปแบบการใช้งานนี้เป็นรูปแบบการใช้งานที่ได้รับความนิยมมากกว่า สิ่งประดิษฐ์นี้สามารถลดต้นทุนในการทำให้ของเหลวที่ถูกทำให้เป็นละอองกลายเป็นไอได้ ในรูปแบบการใช้งานเฉพาะอีกรูปแบบหนึ่งของสิ่งประดิษฐ์นี้ เครื่องพ่นละอองอาจเป็นน้ำ โปรดทราบว่าราคาน้ำค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับสารอื่นๆ ต้นทุนของเครื่องพ่นละอองสามารถลดลงได้อย่างมาก นอกจากนี้ น้ำที่ใช้เป็นเครื่องพ่นละอองในรูปแบบการใช้งานนี้อาจเป็นน้ำที่หาได้ง่าย เช่น น้ำทะเล น้ำประปา หรือน้ำกลั่น หรืออีกทางเลือกหนึ่ง เพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งเจือปนในน้ำ น้ำอาจประกอบด้วย:

น้ำดิบจะถูกทำให้บริสุทธิ์โดยการกลั่น การฆ่าเชื้อ และการกำจัดไอออน เพื่อให้ได้น้ำบริสุทธิ์ น้ำเหลวจะถูกใช้เป็นเครื่องพ่นละอองเพื่อเตรียมผงโลหะโดยผู้ใช้หลังจากการทำให้เป็นแก๊สซิฟิเคชัน ซึ่งสามารถป้องกันอนุภาคสิ่งเจือปนในน้ำ ออกซิเจน และอื่นๆ ไม่ให้ถูกออกซิเดชันเป็นโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ เพื่อหลีกเลี่ยงการออกซิเดชันบางส่วนที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของผงโลหะที่ได้ในระหว่างกระบวนการเตรียม หลังจากได้ผงโลหะแล้ว อาจรวมถึงการบำบัดผงโลหะด้วยปฏิกิริยารีดักชัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผงโลหะสามารถผสมกับก๊าซรีดักชันเพื่อสร้างปฏิกิริยารีดักชันภายใต้สภาวะปฏิกิริยาที่กำหนด และสุดท้ายจะได้ผงโลหะที่บริสุทธิ์มากขึ้น จากรูปแบบการใช้งานเฉพาะอื่นๆ ของสิ่งประดิษฐ์นี้ สิ่งประดิษฐ์นี้อาจรวมถึง: ที่ความดันไม่น้อยกว่า 1.1 mpa และไม่น้อยกว่าอุณหภูมิจุดเดือดของเครื่องพ่นละออง โลหะเหลวจะถูกทำให้เป็นละอองโดยเครื่องพ่นละอองที่ระเหยกลายเป็นไอ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อเครื่องพ่นละอองก๊าซทำให้โลหะเหลวกลายเป็นไอ จะต้องมั่นใจว่าเครื่องพ่นละอองจะไม่เหลว ดังนั้นจึงจำเป็นต้องทำการพ่นละอองโลหะในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การพ่นละอองสามารถทำได้ที่ความดันสูงกว่า 1.1 mpa และที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดเดือดของเครื่องพ่นละออง ทั้งนี้ ความดันไม่น้อยกว่า 1.1 mpa สามารถใช้ได้ในกรณีที่เครื่องพ่นละอองเป็นน้ำ แต่อาจใช้ความดัน 0.6 mpa หรือ 0.7 mpa สำหรับสาร เช่น เอทานอล ได้เช่นกัน

ในอีกทางเลือกหนึ่งที่เฉพาะเจาะจงของสิ่งประดิษฐ์นี้ อาจรวมถึง: หลังจากการทำให้โลหะเหลวเป็นละอองด้วยก๊าซแรงดันสูงแล้ว จะได้ผงโลหะ ละอองลอยที่เป็นก๊าซที่ปล่อยออกมาจากถาดพ่นจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ เนื่องจากอะตอมไมเซอร์เป็นของเหลวที่อุณหภูมิและความดันปกติ เมื่อปล่อยอะตอมไมเซอร์ก๊าซออกจากอะตอมไมเซอร์อุณหภูมิสูงและแรงดันสูง อุณหภูมิและความดันจะลดลง อะตอมไมเซอร์จึงสามารถเปลี่ยนสภาพเป็นของเหลวได้ การนำกลับมาใช้ใหม่ง่ายกว่าสารที่เป็นก๊าซ จึงช่วยประหยัดต้นทุนได้มากขึ้น รูปแบบการใช้งานในข้อกำหนดนี้มีการอธิบายแบบค่อยเป็นค่อยไป แต่ละรูปแบบการใช้งานเน้นย้ำถึงความแตกต่างจากรูปแบบการใช้งานอื่นๆ ส่วนที่เหมือนกันหรือคล้ายคลึงกันของแต่ละรูปแบบการใช้งานจะอ้างอิงถึงกัน สำหรับอุปกรณ์ที่สัมผัสกับรูปแบบการใช้งาน คำอธิบายนั้นเรียบง่ายเนื่องจากสอดคล้องกับวิธีการสัมผัสกับรูปแบบการใช้งาน ดังที่อธิบายไว้ในส่วนของวิธีการ วิธีการเตรียมผงโลหะโดยการทำให้เป็นละอองที่สิ่งประดิษฐ์นี้นำเสนอไว้อย่างละเอียด ในบทความนี้ หลักการและการนำไปใช้งานของสิ่งประดิษฐ์ได้รับการอธิบายด้วยตัวอย่างเฉพาะ ซึ่งใช้เพื่อทำความเข้าใจวิธีการและแนวคิดหลักของสิ่งประดิษฐ์เท่านั้น ขอเน้นย้ำว่าสิ่งประดิษฐ์สามารถปรับปรุงและแก้ไขได้โดยไม่ต้องแยกออกจากหลักการของสิ่งประดิษฐ์สำหรับบุคลากรทางเทคนิคทั่วไปในสาขาเทคนิค การปรับปรุงและแก้ไขเหล่านี้ยังอยู่ในขอบเขตการคุ้มครองสิทธิเรียกร้องของสิ่งประดิษฐ์ด้วย