طبقه بندی و اصل اساسی روش های تهیه پودر فلز MIM

طبقه بندی و اصل اساسی روش های تهیه پودر فلز MIM

روش تهیه پودر فلز:

1.1 روش فیزیکوشیمیایی:

1.1.1 روش کاهش:

احیای اکسیدها و نمک های فلزی روشی پرکاربرد برای تهیه پودر است. پودر آهن و پودر تنگستن را می توان با کربن جامد کاهش داد، و تنگستن، مولیبدن، آهن، مس، کبالت، نیکل و پودرهای دیگر را می توان با تجزیه هیدروژن یا آمونیاک تهیه کرد. پودر آهن را می توان از گاز طبیعی تبدیل شده و گاز زغال سنگ و پودر فلزات کمیاب مانند تانتالیوم، نیوبیم، تیتانیوم، زیرکونیوم، توریم و اورانیوم را می توان از سدیم، کلسیم و منیزیم به عنوان عوامل کاهنده تهیه کرد. اصل اساسی روش احیای اکسیدها و نمک های فلزی این است که میل ترکیبی ماده احیا کننده مورد استفاده برای اکسیژن بیشتر از فلز مربوطه در اکسیدها و نمک های مورد استفاده برای اکسیژن است، به طوری که اکسیژن در اکسیدها یا نمک های فلزی. را می توان گرفت و فلز را می توان کاهش داد. از آنجایی که عناصر فلزی مختلف اثرات متفاوتی بر روی اکسیژن دارند، پایداری تشکیل اکسید یکسان نیست. پایداری اکسید را می توان با اندازه △ G در فرآیند واکنش اکسیداسیون مشخص کرد. اگر مقدار △ G در فرآیند واکنش کوچکتر باشد، به این معنی است که پایداری اکسید آن بیشتر است، یعنی میل ترکیبی آن برای اکسیژن بیشتر است.

مزایای آن عملیات ساده، کنترل آسان پارامترهای فرآیند، راندمان تولید بالا، هزینه کم و مناسب برای تولید صنعتی است. عیب آن این است که فقط برای مواد فلزی قابل استفاده است که به راحتی با هیدروژن واکنش داده و پس از جذب هیدروژن شکننده و شکننده می شوند.

1.1.2 روش احیا و احیای حرارتی فلز:

کاهش حرارتی فلز به این صورت است که ماده خام کاهش یافته می تواند نمک جامد، گازی یا مذاب باشد. دو مورد اخیر دارای ویژگی های کاهش فاز گاز و رسوب فاز مایع هستند. روش عامل کاهنده حرارتی فلز معمولاً در صنعت استفاده می شود: کاهش TiO2، ThO2، UO2، و غیره با کلسیم. TiCl4، ZrCl4، TaCl5 و غیره را با منیزیم کاهش دهید. TiCl4، ZrCl4، K2ZrF6، K2TaF7، و غیره را با سدیم کاهش دهید. پودر فولاد ضد زنگ نیکل کروم با احیای مشترک اکسید کروم و اکسید نیکل با هیدرید کلسیم (CaH2) تهیه شد.

روش احیا به واکنش کربن، کاربید بور، سیلیکون، نیتروژن و اکسیدهای فلزات نسوز برای به دست آوردن کاربیدها و بوریدها اشاره دارد. روش نیترید

1.1.3 روش الکترولیز:

الکترولیز روشی برای رسوب پودر فلز در کاتد توسط نمک مذاب الکترولیتی یا محلول آبی نمک است. تقریباً تمام پودرهای فلزی را می توان با الکترولیز تولید کرد، به ویژه پودر مس، پودر نقره و پودر قلع. پودر الکترولیتی را می توان به الکترولیز محلول آبی، الکترولیز الکترولیت آلی، الکترولیز نمک مذاب و الکترولیز کاتد فلز مایع تقسیم کرد.

مزایا این است که خلوص پودر فلز تهیه شده بالا است و خلوص پودر عنصری عمومی می تواند به بیش از 99.7 درصد برسد. علاوه بر این، روش الکترولیتی به خوبی می تواند اندازه ذرات پودر را کنترل کند و می تواند پودر ریز تولید کند. با این حال، مصرف برق تولید پودر الکترولیتی زیاد است و هزینه تولید پودر بالا است. محلول آبی الکترولیتی می تواند پودرهای فلزی (آلیاژی) مانند Cu، Ni، Fe، Ag، Sn، Fe-Ni تولید کند و نمک مذاب الکترولیتی می تواند پودرهای فلزی مانند Zr، Ta، Ti، Nb تولید کند.

1.1.4 روش هیدروکسیل:

برخی از فلزات (آهن، نیکل و غیره) و مونوکسید کربن به ترکیبات کربونیل فلزی سنتز می شوند که با گرم کردن مجدد به پودر فلز و مونوکسید کربن تجزیه می شوند. پودری که به این ترتیب تهیه می شود بسیار خوب است، با خلوص بالا، اما هزینه بالایی دارد. در صنعت عمدتاً برای تولید پودرهای ریز و بسیار ریز نیکل و آهن و همچنین پودرهای Fe-Ni، Fe-Co، Ni-Co و سایر آلیاژها استفاده می شود.

1.1.5 روش جایگزینی شیمیایی:

روش جایگزینی شیمیایی بر اساس فعالیت فلز است. فلز با فعالیت قوی برای جایگزینی فلز با فعالیت کمتر از محلول نمک فلز استفاده می شود و فلز (پودر فلز) به دست آمده از جایگزینی با روش های دیگر بیشتر تصفیه می شود. این روش عمدتاً برای تهیه پودرهای فلزی غیرفعال مانند مس، نقره، طلا و غیره استفاده می شود.

1.2 روش مکانیکی:

1.2.1 روش اتمیزه کردن:

روش اتمیزه کردن متعلق به روش پودرسازی مکانیکی است. این روشی برای خرد کردن مستقیم فلز مایع یا آلیاژ و پودر ارزشمند است. این به طور گسترده استفاده می شود و مقیاس آن تنها در رتبه دوم پس از روش کاهش قرار دارد. روش اتمیزه کردن که به روش اسپری نیز معروف است، می تواند برای تولید پودرهای فلزی مانند سرب، قلع، آلومینیوم، مس، نیکل و آهن و همچنین برای تولید پودرهای آلیاژی مانند برنز، برنج، فولاد کربن و آلیاژ استفاده شود. فولاد.

روش اتمیزه کردن عموماً از گازهای پرفشار، مایع پرفشار یا تیغه های دوار با سرعت بالا برای شکستن فلز یا آلیاژ ذوب شده در دما و فشار بالا به قطرات کوچک استفاده می کند و سپس در کلکتور متراکم می شود تا پودر فلز بسیار ریز به دست آید. این فرآیند تغییرات شیمیایی ندارد. اتمیزه کردن یکی از روش های اصلی تولید پودر فلز و آلیاژ است. روش های زیادی برای اتمیزه کردن وجود دارد، مانند اتمیزه کردن جریان دوگانه، اتمیزه کردن گریز از مرکز، اتمیزه کردن چند مرحله ای، فناوری اتمیزه کردن اولتراسونیک، فناوری اتمیزه کردن کوپلینگ محکم، اتمیزه کردن گاز با فشار بالا، اتمیزه کردن جریان آرام، اتمیزه کردن کوپلینگ محکم اولتراسونیک و اتمیزه کردن گاز داغ.

پودر اتمیزه شده دارای مزایای کروی بالا، اندازه ذرات قابل کنترل، محتوای اکسیژن کم، هزینه تولید پایین و سازگاری با تولید پودرهای فلزی مختلف است. این به مسیر اصلی توسعه فناوری آماده سازی پودر آلیاژی با عملکرد بالا و ویژه تبدیل شده است. با این حال، روش اتمیزه کردن دارای معایبی مانند راندمان تولید پایین، بازده کم پودر بسیار ریز و مصرف انرژی نسبتا زیاد است.

1.2.2 روش خرد کردن مکانیکی:

پودر کردن مکانیکی فلز جامد یک روش پودرسازی مستقل است و توسعه مکانیسم آن ارتباط نزدیکی با وضعیت کرنش جامد و تشکیل و گسترش ترک‌ها در پودر شدن دارد. در عین حال، این یک فرآیند مکمل ضروری برای برخی از روش های آسیاب است. به عنوان مثال رسوبات کاتدی سخت و شکننده حاصل از آسیاب الکترولیز، بلوک های فلزی اسفنجی که از طریق احیای آسیاب به دست می آیند و ... بنابراین روش خرد کردن مکانیکی نقش مهمی در تولید پودر دارد.

با توجه به خواص مختلف مواد و ظرافت آسیاب مورد نیاز، روش های آسیاب نیز متفاوت است. با توجه به روش های مختلف اعمال نیروی خارجی، خرد کردن مواد به طور کلی با اکستروژن، ضربه، سنگ زنی و شکاف انجام می شود و اصول کار تجهیزات مختلف خرد کردن عمدتا بر اساس این اصول است.

از این میان، روش آسیاب گلوله ای عمدتاً به روش گلوله نورد و روش آسیاب گلوله ای ارتعاشی تقسیم می شود. این روش از مکانیزمی استفاده می کند که ذرات فلز به دلیل تغییر شکل در نرخ های کرنش مختلف شکسته و تصفیه می شوند. دارای مزایای انتخاب کم برای مواد، عملکرد مداوم، راندمان تولید بالا، مناسب برای آسیاب خشک و مرطوب است و می توان از آن برای تهیه پودر فلزات و آلیاژهای مختلف استفاده کرد. نقطه ضعف آن این است که درجه بندی در فرآیند تهیه پودر دشوار است.

1.2.3 روش سنگ زنی:

روش سنگ زنی به این صورت است که پس از عبور از یک نازل مخصوص، گاز فشرده را به ناحیه آسیاب پاشیده و در نتیجه مواد موجود در ناحیه آسیاب را به برخورد با یکدیگر و مالش پودری سوق می دهد. پس از انبساط هوا، مواد به منطقه طبقه بندی بالا می روند و مواد با اندازه ذرات مورد نیاز توسط طبقه بندی توربین جدا می شوند. پودر درشت باقی مانده به منطقه آسیاب برمی گردد و تا زمانی که اندازه ذرات مورد نیاز جدا شود به آسیاب ادامه می دهد. از آنجایی که روش آسیاب به روش خشک تولید می شود، آبگیری، خشک کردن و سایر فرآیندهای مواد حذف می شوند. محصول آن دارای خلوص بالا، فعالیت بالا، پراکندگی خوب، اندازه ذرات ریز و توزیع باریک و سطح ذرات صاف است. به طور گسترده ای در آسیاب بسیار ریز غیر فلزات، مواد خام شیمیایی، رنگدانه ها، ساینده ها، داروهای مراقبت های بهداشتی و سایر صنایع استفاده می شود. با این حال، روش سنگ زنی همچنین دارای معایب هزینه بالای ساخت تجهیزات است. در فرآیند تولید پودر فلز، باید از گاز بی اثر پیوسته یا نیتروژن به عنوان منبع گاز فشرده استفاده شود. مصرف گاز زیاد است و فقط برای خرد کردن و پودر کردن فلزات و آلیاژهای شکننده مناسب است.