Diese Punkte sollten Sie zur Herstellung von Metallverdüsungspulver kennen!

Unter Zerstäubung versteht man die mechanische Methode, geschmolzenes Metall in Partikel mit einer Größe von weniger als 150 μm zu pulverisieren. Basierend auf dem Zerstäubungsmedium und -prinzip kann es in vier Kategorien unterteilt werden: Wasserzerstäubung, Gaszerstäubung, Plasmazerstäubung und Ultraschallzerstäubung.

Klassifizierung und Anwendung der Metallzerstäubungspulverproduktion

1. Wasserzerstäubung

Der Prozess der Herstellung von Metallpulver mittels Wasserzerstäubung hat eine lange Geschichte. In der Antike gossen Menschen geschmolzenes Eisen in Wasser, wodurch es in feine Metallpartikel zersprang, die als Rohstoffe für die Stahlherstellung verwendet wurden. Manche Leute gossen sogar geschmolzenes Blei direkt in Wasser, um Bleipellets herzustellen. Das Prinzip der Verwendung von Wasserzerstäubung zur Herstellung von grobem Legierungspulver ist das gleiche wie das oben erwähnte Verfahren, bei dem Wasser geschmolzenes Metall zum Platzen bringt, jedoch mit einer erheblichen Verbesserung der Pulverisierungseffizienz. Der Prozessablauf ist in Abbildung 1 dargestellt.

Anwendung: Die Wasserzerstäubung hat die Vorteile eines kurzen Prozessablaufs, niedriger Kosten und einer minimalen Erzeugung von Industrieabfällen und eignet sich daher für die Herstellung von Produkten im unteren bis mittleren Preisbereich, bei denen die Kosten eine erhebliche Rolle spielen. Die Wasserzerstäubung erzeugt jedoch Pulver mit schlechter Sphärizität und hohem Sauerstoffgehalt und kann nicht für chemisch reaktive Metalle verwendet werden.

2. Gaszerstäubung

Der Gaszerstäubungsprozess lässt sich grob wie folgt beschreiben: Im freien Fall werden Metalltröpfchen verfeinert und unterliegen durch Gasscherung und -kompression einer laminaren Fibrose. Wenn die Tröpfchen die effektive Zerstäubungszone verlassen, nimmt der äußere Druck ab, was aufgrund des Druckungleichgewichts zu einem selbsterregten Bruch führt.

Unter den vielen Methoden zur Materialpulverherstellung macht die Gaszerstäubung 80 % der Gesamtmenge aus. Gaszerstäubungsmethoden können je nach den Heizelementen der Ausrüstung weiter in die folgenden Typen unterteilt werden:

Herstellung von Metallzerstäubungspulver: Dinge, die Sie wissen sollten!

2.1 Vakuuminduktionsschmelz-Inertgaszerstäubungsmethode (VIGA-Methode)

Aufgrund von Einschränkungen bei Hardware und Tiegeln ist die Heiztemperatur beim Vakuuminduktionsschmelzen häufig auf maximal 1500–1600 Grad begrenzt. Darüber hinaus führt die Verwendung von Keramiktiegeln und -düsen zu Verunreinigungen in der Legierungsschmelze, die die Reinheit des hergestellten Metallpulvers beeinträchtigen. . 2.2 Plasmaschmelz-Induktionsgaszerstäubungsmethode (PIGA-Methode)

Erstens verwendet die PIGA-Methode eine Plasmawärmequelle und verbessert so die Stabilität und Effizienz der Heizquelle, insbesondere für Hochtemperaturmetalle. Zweitens verwendet die PIGA-Methode einen wassergekühlten Kupfertiegel. Wenn das geschmolzene Metall in Kontakt mit dem wassergekühlten Kupfertiegel fließt, bildet sich auf der Tiegeloberfläche eine unedle Metallschicht, die den direkten Kontakt zwischen dem geschmolzenen Metallfluss und der Kupfertiegelwand verhindert und dadurch die Reinheit des vorbereiteten Metallpulvers verbessert.

2.3 Plasmabrenner-Zerstäubungsmethode (PA-Methode)

Bei der PA-Methode wird Metalldraht geschmolzen, indem er über einen Richtapparat mit einer bestimmten Geschwindigkeit einer Plasmawärmequelle zugeführt wird. Die geschmolzenen Metalltröpfchen werden dann durch Hochdruckgas zerstäubt. Mit der PA-Methode hergestellte Pulver zeichnen sich durch hohe Sphärizität, hohe Reinheit und niedrigen Sauerstoffgehalt aus. Da es sich bei dem Rohmaterial jedoch um einen Draht handelt, steigen die Rohmaterialkosten und die Arten von Metallpulvern, die hergestellt werden können, sind begrenzt.

2.4 Tiegellose Elektroden-Induktionsschmelzgaszerstäubungsmethode (EIGA)

Bei der EIGA-Methode wird ein vorgefertigter Legierungsstab als Elektrode verwendet. Die rotierende Stabelektrode wird durch eine Induktionsschmelzspule und eine kontrollierte vertikale Vorschubgeschwindigkeit geschmolzen und zerstäubt. Sein Funktionsprinzip zeigt, dass die EIGA-Methode den Vorteil hat, dass kein Keramiktiegel erforderlich ist, Verunreinigungen in der Vorlegierung reduziert werden und die Reinheit des zerstäubten Pulvers erheblich verbessert wird. Allerdings hat das EIGA-Verfahren auch erhebliche Nachteile: Die Kosten für den vorgefertigten Legierungsstab sind höher als die für Legierungsbarren, und die Gleichmäßigkeit der Stablegierung hat einen erheblichen Einfluss auf die chemische Zusammensetzung des zerstäubten Pulvers; Die Steuerung der Schmelzrate des Metallstabs ist schwierig, was leicht zu Strömungsunterbrechungen und Stabbrüchen führt, was zu einer Verstopfung des Führungsrohrs führt.

3. Plasma-Rotationselektroden-Zerstäubungsmethode

Die Plasma-Rotationselektrodenzerstäubung (PREP) ist eine Methode zur Herstellung von Metallpulver, die auf dem Prinzip der rotierenden Zentrifugalzerstäubung von Elektrodenstäben mit hoher Geschwindigkeit basiert. Mit dieser Methode können Pulver mit niedrigem-Sauerstoffgehalt-, nicht-klebend, hoher-Sphärizität und einer Partikelgröße von 70–130 μm hergestellt werden. Aufgrund der hohen Drehzahlanforderung der Elektrode können jedoch keine großen Mengen kugelförmiger Hochleistungsmikropulver mit einer Partikelgröße von weniger als 45 μm erzeugt werden. Mit dieser Technologie hergestellte Pulver weisen Vorteile wie gute Fließfähigkeit, geringe Gaseinschlüsse und wenige oder keine Satellitenpulver auf und haben wichtige Anwendungen in der Nuklearindustrie, der Luft- und Raumfahrt sowie der Biomedizin gefunden.

Funktionsprinzip: Eine Hochtemperatur-Plasmapistole schmilzt die Endfläche eines mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Elektrodenstabs zu einem Flüssigkeitsfilm. Der Flüssigkeitsfilm zerfällt unter der Wirkung der Hochgeschwindigkeits-Zentrifugalkraft in Tröpfchen. Die winzigen Tröpfchen kühlen und verfestigen sich in einer inerten Atmosphäre und bilden unter der Wirkung der Oberflächenspannung kugelförmige Pulver. Das technische Prinzip ist in Abbildung 3 dargestellt.

Anwendungsaussichten: Mit der PREP-Technologie hergestellte Metallpulver werden in großem Umfang in der Luft- und Raumfahrt, im Schiffbau, in der Energie- und Chemieindustrie, im High-End-Gerätebau und in der Biomedizin eingesetzt. In den letzten Jahren hat die PREP-Technologie mit der Entwicklung aufstrebender Industrien wie der additiven Metallfertigungstechnologie aufgrund der hervorragenden Eigenschaften der hergestellten Metallpulver vielversprechende Anwendungsaussichten gezeigt. Nach jahrzehntelanger Entwicklung hat die PREP-Technologie meines Landes erhebliche Fortschritte bei der Pulverqualität und der Anlagenkapazität gemacht. In Bereichen wie der Feinpulverausbeute und der Herstellung von hochschmelzenden Metallpulvern hinkt es jedoch immer noch den fortschrittlichen ausländischen Technologien hinterher.

4. Ultraschallzerstäubungsmethode

Die Ultraschallzerstäubung als neuartige Zerstäubungstechnologie überträgt Ultraschallenergie auf die zu zerstäubende Flüssigkeit und zerkleinert diese durch direkten oder indirekten Kontakt mit einem Ultraschall-Werkzeugkopf. Mit dieser Pulveraufbereitungstechnologie können kugelförmige Metallpulver mit guter Sphärizität und enger Partikelgrößenverteilung erhalten werden. Es bietet auch erhebliche Vorteile wie einfache Ausrüstung und Prozesse, gute Kontrollierbarkeit und niedrige Kosten, insbesondere bei der Herstellung von kugelförmigen Hochleistungsmetallpulvern mit einer Partikelgröße von weniger als 20 μm.

4.1 Kontaktieren Sie Ultraschallzerstäubungstechnologie

Zerstäubungsprinzip: Die zu zerstäubende Flüssigkeit wird direkt auf die Oberfläche des Werkzeugkopfes des Ultraschallwandlers aufgetragen und bildet eine dünne Flüssigkeitsschicht. Unter Einwirkung von Ultraschallschwingungen erzeugt diese dünne Flüssigkeitsschicht Oberflächenspannungswellen. Wenn die Amplitude der Flüssigkeitströpfchen auf der Oberfläche die Amplitude des Werkzeugkopfes überschreitet, werden die Tröpfchen ausgestoßen und in kleinere Tröpfchen zerstäubt, wie in Abbildung 4 dargestellt. Während der Zerstäubung beeinflusst die Dicke der dünnen Flüssigkeitsschicht den Zerstäubungseffekt erheblich, indem sie den Massendurchfluss der Flüssigkeit und damit die Verbesserung der Zerstäubungsrate begrenzt.

Anwendungsaussichten: Die Kontakt-Ultraschallzerstäubungstechnologie wird hauptsächlich bei der Herstellung von Metallpulvern mit niedrigem Schmelzpunkt eingesetzt. Im Vergleich zu anderen Zerstäubungsmethoden können damit kugelförmige Pulver mit enger -Partikelgröße- und einer Partikelgröße von etwa 20 μm effizienter hergestellt werden. Diese Zerstäubungsmethode weist jedoch erhebliche Einschränkungen bei der Herstellung von hochschmelzenden und stark korrosiven Metallpulvern auf.

4.2 Berührungslose Ultraschallzerstäubungstechnologie

Bei der kontaktlosen Zerstäubung wird hauptsächlich die zu zerstäubende Flüssigkeit am Schalldruckknoten des stehenden Ultraschallfelds zugeführt, wie in Abbildung 5 dargestellt.

Die berührungslose Ultraschallzerstäubungstechnologie (USWA), bei der die zu zerstäubende Flüssigkeit nicht mit dem Werkzeugkopf in Kontakt kommt, bietet erhebliche Vorteile beim Zerstäuben geschmolzener Metalle oder anderer Flüssigkeiten. Darüber hinaus zeichnet es sich durch eine hohe Pulverausbeute und Zerstäubungseffizienz bei der Herstellung von Metallpulvern mit einer Partikelgröße von etwa 10 μm aus.

Bewerbungsaussichten:

Untersuchungen zeigen, dass die kontaktlose Zerstäubungstechnologie bei der Herstellung von Metallpulvern aus hochviskosen Schmelzen beispiellose Vorteile gegenüber anderen Zerstäubungstechniken bietet. Allerdings ist diese Technologie noch unausgereift und kann den Anforderungen einer großtechnischen Fabrikproduktion noch nicht gerecht werden. Angesichts ihrer erheblichen Vorteile bei der Herstellung von Metallpulvern mit hohem -Schmelzpunkt-, hoher-Viskosität und feinen{8}}Partikeln ist diese Technologie für eine breite Marktzukunft gerüstet.

Mit der Entwicklung von Fertigungsbereichen wie der additiven Fertigung, der Pulvermetallurgie, dem Pulverspritzguss, Oberflächenbeschichtungsverfahren und der 3D-Schweißtechnik werden die Anforderungen an Zerstäubungsmethoden immer strenger. Da sich Zerstäubungsmethoden ständig weiterentwickeln und verbessern, werden sie noch größere Aussichten haben.