Miltelinis metalurgija yra metalo miltelių gamybos procesas ir metalo (arba metalo ir ne metalo mišinio) miltelių naudojimas kaip žaliava dalims ir produktams gauti liejimo ir liejimo būdu. Kaip pagrindinė pramonės žaliava, metalo milteliai plačiai naudojami mašinų, metalurgijos, chemijos pramonės ir kosmoso medžiagų srityse. Metalo milteliai yra pagrindinė miltelių metalurgijos pramonės žaliava. Jo produkcija ir kokybė lemia miltelių metalurgijos pramonės plėtrą.
Metalo milteliai paprastai yra metalo dalelių, mažesnių nei 1 mm, junginys. Nėra vienodos nuostatos dėl granuliavimo intervalo padalijimo. Bendras klasifikavimo metodas yra toks: dalelės, kurių dalelių dydis yra 1000 ~ 50 μ m, yra įprastiniai milteliai; 50 ~ 10 μ m smulkių miltelių; 10 ~ 0,5 μ m vadinama labai smulkiais milteliais< 0.5="" µ="" m="" is="" called="" ultrafine="" powder;="" 0.1="" ~="" 100nm="" is="" called="" nano="" powder.="" each="" powder="" particle="" may="" be="" one="" crystal="" or="" composed="" of="" many="" crystals,="" depending="" on="" the="" particle="" size="" and="" preparation="">
2. Metalo miltelių paruošimo būdas
Šiuo metu yra dešimtys miltelių pramoninės gamybos metodų, tačiau, remiantis materialine gamybos proceso analize, jis daugiausia suskirstytas į dvi kategorijas: mechaninį metodą ir fizikinįcheminį metodą. Tai galima gauti ne tik tiesiogiai tobulinant kietus, skystus ir dujinius metalus, bet ir mažinant, pirolizės ir elektrolitinę metalo junginių transformaciją skirtingose valstybėse. Karbidai, nitridai, boridai ir ugniai atsparių metalų silicidai paprastai gali būti ruošiami tiesiogiai cheminiu deriniu arba redukcijos cheminiu deriniu. Dėl skirtingų paruošimo metodų tų pačių miltelių forma, struktūra ir dalelių dydis dažnai labai skiriasi.
Metalo miltelių gamybos metodo pasirinkimas priklauso nuo žaliavų, miltelių tipo, miltelių medžiagų eksploatacinių savybių reikalavimų ir miltelių gamybos efektyvumo. Vis plačiau naudojant miltelinius metalurgijos gaminius, miltelių dalelių dydžio, formos ir savybių reikalavimai yra didesni ir didesni. Todėl miltelių paruošimo technologija taip pat vystosi ir diegiama, kad atitiktų dalelių dydžio ir savybių reikalavimus.
2.1 mechaninis fizinis metodas
Mechaninis metodas yra apdorojimo metodas, kuris suskaido metalą į reikiamus dalelių dydžio miltelius išorinės mechaninės jėgos pagalba. Cheminės medžiagos sudėtis paruošimo proceso metu iš esmės nesikeičia. Šiuo metu dažniausiai naudojami metodai yra rutulio frezavimas ir šlifavimas, kurie turi paprasto proceso ir didelės produkcijos privalumus. Jis gali paruošti kai kuriuos itin smulkius aukštos lydymosi temperatūros metalų ir lydinių miltelius, kuriuos sunku gauti įprastais metodais.
2.1.1 rutulio frezavimo metodas
Mechanizmas: rutulio frezavimo metodas daugiausia skirstomas į rutulio rutulio metodą ir vibracijos rutulio frezavimo metodą. Šis metodas naudoja mechanizmą, kad metalo dalelės yra sulaužytos ir rafinuotos dėl įtampos skirtingais padermių tempais.
Taikymas: šis metodas daugiausia taikomas sb, Cr, Mn, Fe Cr lydinio ir kitų miltelių paruošimui.
Privalumai ir trūkumai: jis turi nuolatinio veikimo ir didelio gamybos efektyvumo privalumus. Jis tinka sausam šlifavimui ir šlapiam šlifavimui. Jis gali paruošti įvairių metalų ir lydinių miltelius. Trūkumas yra tas, kad medžiagų selektyvumas nėra stiprus, ir sunku įvertinti miltelių paruošimo procese.
1 PAV Stimonių miltelių mėginių, gautų rutulio frezavimo būdu, nuotraukos 12h (a), 18h (b) ir 24h (c) esant 150r / min
2.1.2 šlifavimo metodas
Mechanizmas: šlifavimo metodas yra purkšti suslėgtas dujas į šlifavimo plotą po to, kai praeina per specialų antgalį, kad šlifavimo zonoje medžiagos susidurtų viena su kita ir patrinkite į miltelius; Po to, kai oro srautas plečiasi, jis patenka į klasifikavimo zoną su medžiagų kilimu, o medžiagas, pasiekiančių dalelių dydį, surūšiuoja sūkurys klasifikatorius. Likę šiurkštūs milteliai grįžta į šlifavimo plotą šlifavimui, kol bus atskirtas reikiamas dalelių dydis.
Taikymas: jis plačiai naudojamas itin smulkiam nemetalinių, cheminių žaliavų, pigmentų, abrazyvų, sveikatos vaistų ir kitų pramonės šakų šlifavimui.
Privalumai ir trūkumai: kadangi šlifavimo metodas priima sausą gamybą, medžiagų dehidratacija ir džiovinimas praleidžiami; Produktas turi didelį grynumą, didelį aktyvumą, gerą dispersiją, smulkių dalelių dydį ir siaurą pasiskirstymą, o dalelių paviršius yra lygus. Tačiau šlifavimo metodas taip pat turi tam tikrų trūkumų, pvz., Didelės įrangos gamybos sąnaudos, nuolatinės inertinės dujos arba azotas turi būti naudojami kaip suslėgtų dujų šaltinis metalo miltelių gamybos procese, didelis dujų suvartojimas, kuris tinka tik trapių metalų ir lydinių smulkinimui ir pulverizavimui.
2.1.3 atomizacijos metodas
Mechanizmas: atomizacijos metodas paprastai naudoja aukšto slėgio dujas, aukšto slėgio skystį arba didelės spartos besisukančius peilius, kad išlydytą metalą ar lydinį sudaužytų aukštoje temperatūroje ir aukštą slėgį į smulkius lašelius, o tada kondensuoja kolektorių, kad gautų itin smulkius metalo miltelius. Šiame procese nėra jokių cheminių pokyčių. Atomizacija yra vienas iš pagrindinių metalo ir lydinio miltelių gamybos būdų. Yra daug atomizacijos metodų, tokių kaip dvigubo srauto atomizacija, išcentrinė atomizacija, daugiapakopė atomizacija, ultragarso atomizacijos technologija, griežta atomizacijos technologija, aukšto slėgio dujų atomizacija, laminarinio srauto atomizacija, ultragarso sandari sukabinimo atomizacija ir karšto dujų atomizacija.
Taikymas: atomizacijos metodas paprastai naudojamas metalo miltelių, tokių kaip Fe, Sn, Zn, Pb ir Cu, gamybai, taip pat lydinio miltelių, tokių kaip bronza, žalvaris, anglies plienas ir lydinio plienas, gamybai. Atomizacijos metodas atitinka specialius metalo miltelių reikalavimus 3D spausdinimo vartojimo reikmenimis. 3 paveikslėlyje parodyta Vokietijos gamintojo nerūdijančio plieno miltelių mikrostruktūra.
Privalumai ir trūkumai: atomizuoti milteliai turi didelio sferiškumo, kontroliuojamo miltelių dalelių dydžio, mažo deguonies kiekio, mažų gamybos sąnaudų ir prisitaikymo prie įvairių metalo miltelių gamybos privalumus. Jis tapo pagrindine aukštos kokybės ir specialios lydinio miltelių paruošimo technologijos kūrimo kryptimi. Tačiau atomizacijos metodas turi mažo gamybos efektyvumo trūkumų, mažą itin smulkių miltelių derlių ir santykinai didelį energijos suvartojimą.
Vokietijos gamintojo 3D spausdintų nerūdijančio plieno miltelių 2 pav.
2.2 cheminis metodas
Fizikinis cheminis metodas reiškia ultrafine miltelių gamybos metodą, keičiant žaliavų cheminę sudėtį arba aglomeracijos būseną miltelių paruošimo procese. Pagal skirtingus cheminius principus jis gali būti suskirstytas į mažinimo metodą, elektrolizės metodą ir cheminio pakeitimo metodą.
2.2.1 mažinimo metodas
Mechanizmas: mažinimo metodas yra metalo ar lydinio miltelių paruošimo būdas, tam tikromis sąlygomis sumažinant metalo oksidus arba metalines druskas su redukuojančia medžiaga. Tai vienas iš plačiausiai naudojamų miltelių gamybos metodų gamyboje. Bendros reduktoriai yra dujų mažinimo agentai (pvz., Vandenilis, suskaidytas amoniakas, konvertuotos gamtinės dujos ir kt.), Kietosios anglies mažinimo medžiagos (pvz., Anglis, koksas, antracitas ir kt.) ir metalo mažinimo medžiagos (pvz., Kalcis, magnis, natris ir kt.). Hidrinimo dehidrogenacijos metodas su vandeniliu kaip reakcijos terpe yra reprezentatyviausias paruošimo būdas. Jis naudoja lengvo žaliavinio metalo hidrinimo charakteristikas, kad metalas būtų hidrintas vandeniliu tam tikroje temperatūroje, kad susidarytų metalo hidridas, o tada mechaniniu metodu gautą metalinį hidridą suskaido į miltelius su norimu dalelių dydžiu, Tada susmulkinto metalo hidridų miltelių vandenilis pašalinamas vakuume, kad gautų metalo miltelius.
Naudojimas: daugiausia naudojamas ruošiant metalo (lydinio) miltelius, tokius kaip Ti, Fe, W, Mo, Nb ir W-Re. Pavyzdžiui, titanas (milteliai) pradeda smarkiai reaguoti su vandeniliu tam tikroje temperatūroje. Kai vandenilio kiekis yra didesnis nei 2,3%, hidridas yra laisvas ir lengvai susmulkinamas į smulkias titano hidridų miltelių daleles. Titano miltelius galima gauti suskaidant jį maždaug 700 °C temperatūroje ir pašalinant didžiąją dalį titano milteliuose ištirpusio vandenilio.
Privalumai ir trūkumai: privalumai yra paprastas veikimas, lengva proceso parametrų kontrolė, didelis gamybos efektyvumas ir mažos kainos, tinkamos pramoninei gamybai; Trūkumas yra tas, kad jis taikomas tik metalines medžiagas, kurios yra lengvai reaguoja su vandeniliu ir po vandenilio absorbcijos tampa trapios ir trapios.
2.2.2 elektrolitinis metodas
Mechanizmas: elektrolizė yra metalo miltelių deponavimo ir nusodinimo į katodą elektrolizės būdu arba druskos vandeninis tirpalas.
Naudojimas: elektrolitinis vandeninis tirpalas gali gaminti metalo (lydinio) miltelius, tokius kaip Cu, Ni, Fe, Ag, Sn ir Fe Ni, o elektrolitinė išlydyta druska gali gaminti metalo miltelius, tokius kaip Zr, Ta, Ti ir Nb.
Privalumai ir trūkumai: privalumas yra tas, kad paruoštų metalo miltelių grynumas yra didelis, o bendrųjų elementinių miltelių grynumas gali siekti daugiau nei 99,7%; Be to, elektrolizės metodas gali gerai kontroliuoti miltelių dalelių dydį ir gaminti itin smulkius miltelius. Tačiau elektrolitinės pulverizacijos energijos suvartojimas yra didelis, o pulverizacijos kaina yra didelė.
4 pav. prietaisas geležies milteliams ruošti ultragarsine elektrolize
2.2.3 hidroksilo metodas
Mechanizmas: kai kurie metalai (geležis, nikelis ir kt.) ir anglies monoksidas sintezuojami į metalo karbonilo junginius, kurie sušildomi ir suskaidomi į metalo miltelius ir anglies monoksidą.
ProgramėlėUnetion: pramonėje jis daugiausia naudojamas smulkiems ir itin smulkiems nikelio ir geležies milteliams gaminti, taip pat lydinio milteliams, tokiems kaip Fe Ni, Fe Co ir Ni Co
Privalumai ir trūkumai: tokiu būdu paruošti milteliai yra labai smulkūs ir dideli grynumo, tačiau kaina yra didelė.
2.2.4 cheminio pakeitimo metodas
Mechanizmas: cheminio pakeitimo metodas yra pakeisti mažiau aktyvų metalą iš metalo druskos tirpalo su labai aktyviu metalu pagal metalo aktyvumą, o toliau apdoroti ir patobulinti metalą (metalo miltelius), gautą pakeičiant kitais metodais.
Taikymas: šis metodas daugiausia taikomas neaktyvių metalo miltelių, tokių kaip Cu, Ag ir Au, paruošimui.
Metalo miltelių paruošimo metodų santrauka pateikiama 1 lentelėje.
3. Santrauka
Tobulėjant technologijoms, metalo milteliai buvo sukurti ir pritaikyti metalurgijoje, chemijos pramonėje, elektronikoje, magnetinėse medžiagose, smulkioje keramikoje, jutikliuose ir pan., Parodydami gerą taikymo perspektyvą, o metalo milteliai rodo didelio grynumo ir itin smulkių (nano) vystymosi tendenciją. Nors ultrafine metalo miltelių paruošimo metodai yra įvairūs, o skirtingus metodus galima pasirinkti pagal taikymą ir ekonominius bei techninius reikalavimus, kiekvienas metodas turi tam tikrų apribojimų ir daug problemų reikia išspręsti ir tobulinti. Šiuo metu plačiausiai naudojami metalo miltelių paruošimo metodai yra mažinimo metodas, elektrolizės metodas ir atomizacijos metodas; Be to, remiantis tradicinio gamybos proceso tobulinimu, buvo gauta daug naujų gamybos procesų ir metodų, tokių kaip vakuuminio garavimo kondensacijos metodas, ultragarso atomizacijos metodas, besisukantis disko atomizacijos metodas, dvigubo ritinio ir trijų ritinių atomizacijos metodas, daugiapakopis atomizacijos metodas, plazmos besisukantis elektrodų metodas, lanko metodas ir kt. Metalo miltelių paruošimo metoduose, nors praktikoje buvo taikoma daug metodų, vis dar yra dvi pagrindinės problemos, ty nedidelis mastas ir didelės gamybos sąnaudos. Siekiant skatinti metalo miltelių medžiagų kūrimą ir taikymą, būtina visapusiškai naudoti skirtingus metodus, mokytis vienas iš kito ir kurti procesų metodus, turinčius didesnę gamybą ir mažesnes išlaidas.