กระบวนการบดละเอียดด้วยผงโลหะ

วิธีเตรียมผงโลหะโดยการกระแทกหรือทำให้ของเหลวโลหะหรือโลหะผสมแตกเป็นหยดเล็กๆ ด้วยของไหลที่เคลื่อนที่เร็ว (ตัวกลางสำหรับทำให้เป็นละออง) แล้วควบแน่นให้เป็นผงแข็ง การทำให้เป็นละอองเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการผลิตผงโลหะผสมอย่างสมบูรณ์ ซึ่งเรียกว่าผงโลหะผสมสำเร็จรูป แต่ละอนุภาคของผงโลหะไม่เพียงแต่มีองค์ประกอบทางเคมีที่สม่ำเสมอเหมือนกับโลหะผสมหลอมเหลวเท่านั้น แต่ยังช่วยปรับโครงสร้างผลึกให้ละเอียดขึ้นเนื่องจากการแข็งตัวอย่างรวดเร็ว และขจัดการแยกตัวในระดับมหภาคของเฟสที่สอง

วิธีการทำให้เป็นละอองสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ "วิธีการไหลสองแบบ" (การบดโลหะผสมด้วยการไหลของของเหลวโดยทำให้ตัวกลางเป็นละออง) และ "วิธีการไหลเดียว" (การบดโลหะผสมด้วยการไหลของของเหลวโดยวิธีอื่นๆ) 846 แบบแรกแบ่งออกเป็นตัวกลางการทำให้เป็นละอองด้วยแก๊ส (ฮีเลียม หมอก ไนโตรเจน อากาศ) และของเหลว (น้ำ น้ำมัน) โดยแบบหลังนั้น เช่น การทำให้เป็นละอองด้วยแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางและการทำให้เป็นละอองด้วยสุญญากาศของก๊าซที่ละลายอยู่

วิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือการทำให้เป็นละอองด้วยก๊าซและการทำให้เป็นละอองด้วยน้ำ ในกระบวนการทำให้เป็นละออง โลหะดิบจะถูกหลอมเป็นของเหลวโลหะผสมที่มีคุณสมบัติเหมาะสม (ร้อนจัด 100-150 องศาเซลเซียส) ในเตาไฟฟ้าหรือเตาเหนี่ยวนำ จากนั้นจึงฉีดเข้าไปในทัณฑิชที่อยู่เหนือหัวฉีดทำให้เป็นละออง ของเหลวโลหะผสมจะไหลออกมาจากรูก้นของทัณฑิช และถูกทำให้เป็นละอองเป็นหยดเล็กๆ เมื่อสัมผัสกับอากาศหรือน้ำที่ไหลผ่านหัวฉีดด้วยความเร็วสูง โดยทั่วไป อนุภาคผงที่ทำให้เกิดละอองด้วยก๊าซเฉื่อยจะมีรูปร่างกลม มีปริมาณออกซิเจนต่ำที่สุด (ต่ำกว่า L00 × 10) และสามารถนำไปผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีความหนาแน่นได้โดยตรงด้วยเทคนิคการขึ้นรูปด้วยความร้อน เช่น การอัดแบบไอโซสแตติกร้อน อนุภาคผงที่ทำให้เกิดละอองด้วยน้ำส่วนใหญ่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ มีปริมาณออกซิเจนสูง (สูงกว่า 600 × 10) และจำเป็นต้องผ่านการอบอ่อน แต่อนุภาคเหล่านี้มีความสามารถในการบีบอัดได้ดี และสามารถขึ้นรูปได้โดยการอัดเย็น แล้วจึงนำไปเผาเป็นชิ้นส่วนเครื่องจักรกล

วิธีการทำให้เป็นละอองดังที่กล่าวมาข้างต้นนั้นสามารถนำไปผลิตเป็นอุตสาหกรรมได้ในปริมาณมาก แต่เนื่องจากของเหลวของโลหะผสมสัมผัสกับตะกรันและเบ้าหลอมทนไฟ จึงหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะต้องมีสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะปะปนอยู่ในผงเหล็กที่ได้ ดังนั้น ตามหลักการ ESR บริษัท Soderfors Powder ของสวีเดนจึงได้เปลี่ยนเครื่อง Tundish ที่มีความจุ 7 T ให้เป็นอุปกรณ์ ESR (electroslag heating) เป็นครั้งแรก โดยลดปริมาณสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะในผงเหล็กความเร็วสูงโดยการทำให้เป็นละอองไนโตรเจนเหลือเพียง 1 ใน 10 ของปริมาณเดิม และความแข็งแรงในการดัดของผงเหล็กความเร็วสูง ASP ก็เพิ่มขึ้นจาก 3,500 MPa เป็นมากกว่า 4,000 MPa

มาตรการป้องกันการปนเปื้อนของออกไซด์อย่างสมบูรณ์และมีประสิทธิภาพคือการใช้วิธีการทำให้เป็นละอองแบบ “Single-flow” เช่น วิธีการทำให้เป็นละอองด้วยอิเล็กโทรดแบบหมุน (ดูวิธีการทำให้เป็นละอองด้วยอิเล็กโทรดแบบหมุน) นอกจากนี้ยังมีวิธีการทำให้เป็นละอองด้วยสารละลายสุญญากาศ ซึ่งยังสามารถผลิตผงทรงกลมที่มีความบริสุทธิ์สูงได้อีกด้วย หลักการคือ เมื่อของเหลวโลหะผสมที่อิ่มตัวเกินภายใต้ความดันสัมผัสกับสุญญากาศอย่างกะทันหัน ก๊าซที่ละลายจะหลุดออกมาและขยายตัว ทำให้เกิดการแตกตัวเป็นละอองของของเหลวโลหะผสมและควบแน่นเป็นผง สำหรับโลหะผสมนิกเกิล ทองแดง โคบอลต์ เหล็ก และอะลูมิเนียม สามารถใช้วิธีการละลายไฮโดรเจนเพื่อให้ได้ผงการทำให้เป็นละอองด้วยก๊าซที่ละลายในสุญญากาศ