Você deve conhecer estes pontos sobre a produção de pó de atomização metálica!

Atomização refere-se ao método mecânico de pulverizar metal fundido em partículas menores que 150μm. Com base no meio e no princípio de atomização, ele pode ser dividido em quatro categorias: atomização de água, atomização de gás, atomização de plasma e atomização ultrassônica.

Classificação e aplicação de produção de pó de atomização metálica

1. Atomização de Água

O processo de produção de pó metálico por atomização de água tem uma longa história. Nos tempos antigos, as pessoas despejavam ferro fundido na água, fazendo-a explodir em finas partículas de metal, que eram usadas como matéria-prima para a fabricação de aço. Algumas pessoas até despejaram chumbo derretido diretamente na água para fazer pelotas de chumbo. O princípio de utilização da atomização de água para produzir pó de liga grossa é o mesmo do método mencionado acima de fazer com que a água rompa o metal fundido, mas com uma melhoria significativa na eficiência de pulverização. O fluxo do processo é mostrado na Figura 1.

Aplicação: A atomização de água tem as vantagens de um fluxo de processo curto, baixo custo e geração mínima de resíduos industriais, tornando-a adequada para a produção de produtos de gama baixa- a média-onde o custo é uma preocupação significativa. No entanto, a atomização com água produz pós com baixa esfericidade e alto teor de oxigênio, e não pode ser usada para metais quimicamente reativos.

2. Atomização de gás

O processo de atomização de gás pode ser descrito aproximadamente da seguinte forma: durante a queda livre, as gotículas de metal são refinadas e sofrem fibrose laminar devido ao cisalhamento e compressão do gás. Quando as gotículas saem da zona de atomização efetiva, a pressão externa diminui, levando à quebra auto{1}}excitada devido ao desequilíbrio de pressão.

Entre os diversos métodos de produção de pó de material, a atomização a gás representa 80% do total. Os métodos de atomização de gás podem ser divididos nos seguintes tipos de acordo com os elementos de aquecimento do equipamento:

Produção de pó de atomização metálica: coisas que você deve saber!

2.1 Método de atomização de gás inerte por fusão por indução a vácuo (método VIGA)

Devido às limitações de hardware e cadinhos, a temperatura de aquecimento na fusão por indução a vácuo é frequentemente limitada a um máximo de 1.500–1.600 graus. Além disso, o uso de cadinhos e bicos cerâmicos introduz impurezas no fundido da liga, afetando a pureza do pó metálico preparado. 2.2 Método de atomização por gás por indução por fusão por plasma (Método PIGA)

Primeiro, o método PIGA utiliza uma fonte de calor de plasma, melhorando assim a estabilidade e a eficiência da fonte de aquecimento, especialmente para metais-de alta temperatura. Em segundo lugar, o método PIGA utiliza um cadinho de cobre-resfriado a água. Quando o metal fundido entra em contato com o cadinho de cobre resfriado-com água, uma camada de metal base se forma na superfície do cadinho, evitando o contato direto entre o fluxo do metal fundido e a parede do cadinho de cobre, melhorando assim a pureza do pó metálico preparado.

2.3 Método de Atomização da Tocha de Plasma (Método PA)

O método PA funciona derretendo o fio metálico, adicionando-o a uma fonte de calor de plasma a uma determinada taxa através de um alisador. As gotículas de metal fundido são então atomizadas por gás de alta-pressão. Os pós preparados pelo método PA possuem características de alta esfericidade, alta pureza e baixo teor de oxigênio. Porém, por ter como matéria-prima o arame, aumenta os custos da matéria-prima e limita os tipos de pós metálicos que podem ser preparados.

2.4 Método de atomização de gás de fusão por indução com eletrodo sem cadinho (EIGA)

O método EIGA usa uma haste de liga pré-fabricada como eletrodo. O eletrodo de haste rotativa é derretido e atomizado por uma bobina de fusão por indução e velocidade de alimentação vertical controlada. Seu princípio de funcionamento revela que o método EIGA tem a vantagem de eliminar a necessidade de cadinho cerâmico, reduzir impurezas na liga mestre e melhorar significativamente a pureza do pó atomizado. No entanto, o método EIGA também tem desvantagens significativas: o custo da barra de liga pré-fabricada é maior do que o dos lingotes de liga, e a uniformidade da liga da barra tem um impacto significativo na composição química do pó atomizado; controlar a taxa de fusão da haste metálica é difícil, causando facilmente interrupção do fluxo e quebra da haste, levando ao bloqueio do tubo guia.

3. Método de atomização com eletrodo rotativo de plasma

A atomização por eletrodo rotativo de plasma (PREP) é um método de preparação de pó metálico baseado no princípio da atomização centrífuga rotativa de alta-velocidade de hastes de eletrodo. Este método pode produzir pós com baixo teor de-oxigênio-, não{4}}adesivos e de alta{5}}esfericidade com tamanho de partícula de 70–130 μm. No entanto, devido ao requisito de alta velocidade de rotação do eletrodo, ele não pode produzir grandes quantidades de micropós esféricos de alto-desempenho com tamanho de partícula menor que 45 μm. Os pós produzidos por esta tecnologia têm vantagens como boa fluidez, baixas inclusões de gases e poucos ou nenhum pó satélite, e encontraram aplicações importantes na indústria nuclear, aeroespacial e biomedicina.

Princípio de funcionamento: Uma pistola de plasma-de alta temperatura derrete a face final de uma haste de eletrodo giratório de alta-velocidade em um filme líquido. O filme líquido se decompõe em gotículas sob a ação da força centrífuga de alta{3}}velocidade. As minúsculas gotículas esfriam e solidificam em atmosfera inerte, formando pós esféricos sob a ação da tensão superficial. O princípio técnico é mostrado na Figura 3.

Perspectivas de aplicação: Os pós metálicos produzidos pela tecnologia PREP têm sido amplamente utilizados nas indústrias aeroespacial, de construção naval, de energia e química, na fabricação-de equipamentos de alta tecnologia e na biomedicina. Nos últimos anos, com o desenvolvimento de indústrias emergentes, como a tecnologia de fabricação de aditivos metálicos, a tecnologia PREP tem mostrado perspectivas de aplicação promissoras devido às excelentes propriedades dos pós metálicos que produz. Após décadas de desenvolvimento, a tecnologia PREP do meu país fez progressos significativos na qualidade do pó e na capacidade do equipamento. No entanto, ainda está atrás de tecnologias estrangeiras avançadas em áreas como rendimento de pó fino e preparação de pós metálicos refratários.

4. Método de atomização ultrassônica

A atomização ultrassônica, como uma nova tecnologia de atomização, transfere energia ultrassônica para o líquido a ser atomizado e o quebra através do contato direto ou indireto com uma cabeça de ferramenta ultrassônica. Esta tecnologia de preparação de pó pode obter pós metálicos esféricos com boa esfericidade e distribuição estreita de tamanho de partícula. Também apresenta vantagens significativas, como equipamentos e processos simples, alta controlabilidade e baixo custo, especialmente na preparação de pós metálicos esféricos de alto-desempenho com tamanho de partícula inferior a 20 μm.

4.1 Tecnologia de atomização ultrassônica de contato

Princípio de atomização: O líquido a ser atomizado é inserido diretamente na superfície da cabeça da ferramenta do transdutor ultrassônico, formando uma fina camada de líquido. Sob a ação da vibração ultrassônica, esta fina camada líquida gera ondas de tensão superficial. Quando a amplitude das gotículas de líquido na superfície excede a amplitude da cabeça da ferramenta, as gotículas são ejetadas e atomizadas em gotículas menores, conforme mostrado na Figura 4. Durante a atomização, a espessura da fina camada de líquido afeta significativamente o efeito de atomização, limitando a taxa de fluxo de massa do líquido e limitando assim a melhoria da taxa de atomização.

Perspectivas de aplicação: A tecnologia de atomização ultrassônica de contato é usada principalmente na produção de pós metálicos de baixo-ponto de fusão-. Em comparação com outros métodos de atomização, ele pode produzir com mais eficiência pós esféricos de-partículas-de tamanho estreito, com tamanho de partícula de cerca de 20 μm. No entanto, esse método de atomização tem limitações significativas na produção de pós metálicos de alto -ponto de fusão-e altamente corrosivos.

4.2 Tecnologia de atomização ultrassônica sem-contato

A atomização sem{0}}contato envolve principalmente a entrada do líquido a ser atomizado no nó de pressão sonora do campo de onda estacionária ultrassônica, conforme mostrado na Figura 5.

A tecnologia de atomização ultrassônica sem contato (USWA), em que o líquido a ser atomizado não entra em contato com o cabeçote da ferramenta, oferece vantagens significativas ao atomizar metais fundidos ou outros líquidos. Ele também apresenta alto rendimento de pó e eficiência de atomização ao preparar pós metálicos com tamanho de partícula de aproximadamente 10 μm.

Perspectivas de aplicação:

Pesquisas indicam que a tecnologia de atomização sem{0}}contato oferece vantagens incomparáveis ​​em relação a outras técnicas de atomização na preparação de pós metálicos a partir de fundidos de alta-viscosidade. No entanto, essa tecnologia ainda é imatura e ainda não consegue atender às demandas da produção industrial em grande-escala. Dadas suas vantagens significativas na produção de pós metálicos de partículas finas-de alto-ponto de fusão-, alta-viscosidade e partículas finas, essa tecnologia está preparada para um futuro de mercado amplo.

Com o desenvolvimento de campos de fabricação, como fabricação aditiva, metalurgia do pó, moldagem por injeção de pó, processos de revestimento de superfície e tecnologia de soldagem 3D, os requisitos para métodos de atomização se tornarão cada vez mais rigorosos. À medida que os métodos de atomização continuam a evoluir e a melhorar, eles terão perspectivas ainda maiores.