Classificazione e principio di base dei metodi di preparazione della polvere metallica MIM

Classificazione e principio di base dei metodi di preparazione della polvere metallica MIM

Metodo di preparazione della polvere metallica:

1.1 Metodo fisico-chimico:

1.1.1 Metodo di riduzione:

La riduzione di ossidi metallici e sali è un metodo ampiamente utilizzato per la preparazione delle polveri. La polvere di ferro e la polvere di tungsteno possono essere ridotte dal carbonio solido e il tungsteno, il molibdeno, il ferro, il rame, il cobalto, il nichel e altre polveri possono essere preparati mediante decomposizione di idrogeno o ammoniaca; La polvere di ferro può essere preparata dal gas naturale e dal gas di carbone convertiti e la polvere di metalli rari come tantalio, niobio, titanio, zirconio, torio e uranio può essere preparata da sodio, calcio e magnesio come agenti riducenti. Il principio di base del metodo di riduzione degli ossidi e dei sali metallici è che l'affinità dell'agente riducente utilizzato per l'ossigeno è maggiore di quella del metallo corrispondente negli ossidi e nei sali utilizzati per l'ossigeno, in modo che l'ossigeno negli ossidi o nei sali metallici può essere catturato e il metallo può essere ridotto. Poiché diversi elementi metallici hanno effetti diversi sull'ossigeno, la stabilità della formazione di ossido non è la stessa. La stabilità dell'ossido può essere caratterizzata dalla dimensione di △ G nel processo di reazione di ossidazione. Se il valore △ G nel processo di reazione è minore, significa che la stabilità del suo ossido è maggiore, cioè la sua affinità per l'ossigeno è maggiore.

I suoi vantaggi sono il funzionamento semplice, il facile controllo dei parametri di processo, l'elevata efficienza produttiva, il basso costo e l'idoneità alla produzione industriale; Lo svantaggio è che è applicabile solo a materiali metallici che reagiscono facilmente con l'idrogeno e diventano fragili e fragili dopo l'assorbimento di idrogeno.

1.1.2 Riduzione termica del metallo e metodo di riduzione:

La riduzione termica del metallo è che la materia prima ridotta può essere solida, gassosa o sale fuso. Gli ultimi due hanno le caratteristiche della riduzione in fase gassosa e della precipitazione in fase liquida. Il metodo dell'agente riducente termico metallico è comunemente usato nell'industria: riduzione di TiO2, ThO2, UO2, ecc. con calcio; Ridurre TiCl4, ZrCl4, TaCl5, ecc. con magnesio; Ridurre TiCl4, ZrCl4, K2ZrF6, K2TaF7, ecc. con sodio; La polvere di acciaio inossidabile al nichel-cromo è stata preparata mediante co-riduzione di ossido di cromo e ossido di nichel con idruro di calcio (CaH2).

Il metodo di riduzione si riferisce alla reazione di carbonio, carburo di boro, silicio, azoto e ossidi di metalli refrattari per ottenere carburi e boruri. Metodo del nitruro.

1.1.3 Metodo di elettrolisi:

L'elettrolisi è un metodo per far precipitare la polvere metallica al catodo mediante sale fuso elettrolitico o soluzione acquosa di sale. Quasi tutte le polveri metalliche possono essere prodotte mediante elettrolisi, in particolare polvere di rame, polvere d'argento e polvere di stagno. La polverizzazione elettrolitica può anche essere suddivisa in elettrolisi in soluzione acquosa, elettrolisi di elettroliti organici, elettrolisi di sali fusi ed elettrolisi di catodo di metallo liquido.

I vantaggi sono che la purezza della polvere metallica preparata è elevata e la purezza della polvere elementare generale può raggiungere oltre il 99,7%; Inoltre, il metodo elettrolitico può controllare bene la dimensione delle particelle della polvere e può produrre polvere fine. Tuttavia, il consumo energetico della produzione di polvere elettrolitica è elevato e il costo della produzione di polvere è elevato. La soluzione acquosa elettrolitica può produrre polveri metalliche (leghe) come Cu, Ni, Fe, Ag, Sn, Fe-Ni e il sale fuso elettrolitico può produrre polveri metalliche come Zr, Ta, Ti, Nb.

1.1.4 Metodo dell'ossidrile:

Alcuni metalli (ferro, nichel, ecc.) e il monossido di carbonio vengono sintetizzati in composti carbonilici metallici, che vengono decomposti in polvere metallica e monossido di carbonio mediante riscaldamento. La polvere così preparata è finissima, di elevata purezza, ma di alto costo. Nell'industria viene utilizzato principalmente per produrre polveri fini e ultrafini di nichel e ferro, oltre a Fe-Ni, Fe-Co, Ni-Co e altre polveri di leghe.

1.1.5 Metodo di sostituzione chimica:

Il metodo di sostituzione chimica si basa sull'attività del metallo. Il metallo con forte attività viene utilizzato per sostituire il metallo con minore attività dalla soluzione di sale metallico e il metallo (polvere metallica) ottenuto dalla sostituzione viene ulteriormente raffinato con altri metodi. Questo metodo si applica principalmente alla preparazione di polveri metalliche inattive come Cu, Ag, Au, ecc.

1.2 Metodo meccanico:

1.2.1 Metodo di atomizzazione:

Il metodo di atomizzazione appartiene al metodo di polverizzazione meccanica. È un metodo per frantumare direttamente metallo liquido o lega e vale la polvere. È ampiamente utilizzato e la sua scala è seconda solo al metodo di riduzione. Il metodo di atomizzazione, noto anche come metodo a spruzzo, può essere utilizzato per produrre polveri metalliche come piombo, stagno, alluminio, rame, nichel e ferro, e può essere utilizzato anche per produrre polveri di lega come bronzo, ottone, acciaio al carbonio e lega acciaio.

Il metodo di atomizzazione utilizza generalmente gas ad alta pressione, liquido ad alta pressione o lame rotanti ad alta velocità per rompere il metallo o la lega fusi ad alta temperatura e pressione in piccole goccioline, quindi condensare nel collettore per ottenere polvere metallica ultrafine. Questo processo non ha cambiamenti chimici. L'atomizzazione è uno dei metodi principali per produrre polvere di metalli e leghe. Esistono molti metodi di atomizzazione, come l'atomizzazione a doppio flusso, l'atomizzazione centrifuga, l'atomizzazione multistadio, la tecnologia di atomizzazione ad ultrasuoni, la tecnologia di atomizzazione ad accoppiamento stretto, l'atomizzazione a gas ad alta pressione, l'atomizzazione a flusso laminare, l'atomizzazione ad accoppiamento stretto ad ultrasuoni e l'atomizzazione a gas caldo.

La polvere atomizzata presenta i vantaggi di elevata sfericità, dimensione delle particelle controllabile, basso contenuto di ossigeno, basso costo di produzione e adattabilità alla produzione di varie polveri metalliche. È diventata la principale direzione di sviluppo della tecnologia di preparazione delle polveri in lega speciale e ad alte prestazioni. Tuttavia, il metodo di atomizzazione presenta gli svantaggi di una bassa efficienza di produzione, una bassa resa di polvere ultrafine e un consumo energetico relativamente elevato.

1.2.2 Metodo di frantumazione meccanica:

La polverizzazione meccanica del metallo solido è un metodo di polverizzazione indipendente e il suo sviluppo del meccanismo è strettamente correlato allo stato di deformazione solida e alla formazione e all'espansione di crepe nella polverizzazione. Allo stesso tempo, è anche un processo complementare indispensabile per alcuni metodi di fresatura. Ad esempio, depositi catodici duri e fragili ottenuti mediante macinazione di elettrolisi, blocchi di metallo spugnoso ottenuti mediante riduzione di macinazione, ecc. Pertanto, il metodo di frantumazione meccanica svolge un ruolo importante nella produzione di polvere.

A causa delle diverse proprietà dei materiali e della finezza di macinazione richiesta, anche i metodi di macinazione sono diversi. A seconda dei diversi modi di applicare la forza esterna, la frantumazione del materiale viene generalmente eseguita mediante estrusione, impatto, macinazione e scissione e i principi di funzionamento di varie apparecchiature di frantumazione si basano principalmente su questi principi.

Tra questi, il metodo di macinazione a sfere è principalmente suddiviso in metodo a sfera rotante e metodo di macinazione a sfere vibranti. Questo metodo utilizza il meccanismo secondo cui le particelle metalliche vengono rotte e raffinate a causa della deformazione a diverse velocità di deformazione. Presenta i vantaggi di bassa selettività per i materiali, funzionamento continuo, elevata efficienza produttiva, adatto per la macinazione a secco e ad umido e può essere utilizzato per la preparazione della polvere di vari metalli e leghe. Lo svantaggio è che è difficile classificare nel processo di preparazione della polvere.

1.2.3 Metodo di macinazione:

Il metodo di macinazione consiste nello spruzzare gas compresso nell'area di macinazione dopo essere passato attraverso un ugello speciale, spingendo così i materiali nell'area di macinazione a scontrarsi tra loro e sfregare in polvere; Dopo l'espansione dell'aria, il materiale salirà nell'area di classificazione e il materiale con la dimensione delle particelle richiesta sarà separato dal classificatore della turbina. La polvere grossolana rimanente tornerà nell'area di macinazione e continuerà a macinare fino a quando la dimensione delle particelle richiesta non sarà separata. Poiché il metodo di macinazione è prodotto con metodo a secco, la disidratazione, l'essiccazione e altri processi dei materiali vengono omessi; Il suo prodotto ha elevata purezza, alta attività, buona disperdibilità, granulometria fine e distribuzione stretta e superficie liscia delle particelle. È ampiamente utilizzato nella macinazione ultrafine di non metalli, materie prime chimiche, pigmenti, abrasivi, farmaci sanitari e altre industrie. Tuttavia, il metodo di macinazione presenta anche gli svantaggi di un elevato costo di produzione dell'attrezzatura. Nel processo di produzione di polvere metallica, come fonte di gas compresso deve essere utilizzato gas inerte continuo o azoto. Il consumo di gas è elevato ed è adatto solo per frantumare e polverizzare metalli fragili e leghe.