Vous devriez connaître ces points sur la production de poudre d’atomisation métallique !

L'atomisation fait référence à la méthode mécanique de pulvérisation du métal fondu en particules inférieures à 150 μm. Basé sur le milieu et le principe d'atomisation, il peut être divisé en quatre catégories : atomisation d'eau, atomisation de gaz, atomisation de plasma et atomisation par ultrasons.

Classification et application de la production de poudre d'atomisation métallique

1. Atomisation de l'eau

Le processus de production de poudre métallique par atomisation d’eau a une longue histoire. Dans les temps anciens, les gens versaient du fer fondu dans l’eau, le faisant éclater en fines particules métalliques, qui étaient utilisées comme matière première pour la fabrication de l’acier. Certaines personnes versaient même du plomb fondu directement dans l’eau pour fabriquer des pastilles de plomb. Le principe de l'utilisation de l'atomisation de l'eau pour produire une poudre d'alliage grossière est le même que la méthode susmentionnée consistant à faire éclater le métal en fusion avec de l'eau, mais avec une amélioration significative de l'efficacité de la pulvérisation. Le flux du processus est illustré à la figure 1.

Application : L'atomisation de l'eau présente les avantages d'un flux de processus court, d'un faible coût et d'une génération minimale de déchets industriels, ce qui la rend adaptée à la production de produits bas- à milieu-de gamme où le coût est une préoccupation importante. Cependant, l’atomisation de l’eau produit des poudres avec une mauvaise sphéricité et une teneur élevée en oxygène, et elle ne peut pas être utilisée pour les métaux chimiquement réactifs.

2. Atomisation de gaz

Le processus d'atomisation du gaz peut être décrit grossièrement comme suit : lors de la chute libre, les gouttelettes de métal sont raffinées et subissent une fibrose laminaire due au cisaillement et à la compression du gaz. Lorsque les gouttelettes quittent la zone d'atomisation efficace, la pression externe diminue, entraînant une rupture auto-excitée en raison du déséquilibre de pression.

Parmi les nombreuses méthodes de production de poudre de matériaux, l'atomisation de gaz représente 80 % du total. Les méthodes d'atomisation de gaz peuvent être divisées en types suivants en fonction des éléments chauffants de l'équipement :

Production de poudre par atomisation métallique : ce que vous devez savoir !

2.1 Méthode d’atomisation de gaz inerte par fusion par induction sous vide (méthode VIGA)

En raison des limitations du matériel et des creusets, la température de chauffage lors de la fusion par induction sous vide est souvent limitée à un maximum de 1 500 à 1 600 degrés. De plus, l'utilisation de creusets et de buses en céramique introduit des impuretés dans l'alliage fondu, affectant la pureté de la poudre métallique préparée. 2.2 Méthode d'atomisation de gaz par induction de fusion plasma (méthode PIGA)

Premièrement, la méthode PIGA utilise une source de chaleur plasma, améliorant ainsi la stabilité et l'efficacité de la source de chauffage, en particulier pour les métaux à haute température. Deuxièmement, la méthode PIGA utilise un creuset en cuivre refroidi à l'eau. Lorsque le métal fondu entre en contact avec le creuset en cuivre refroidi à l'eau-, une couche de métal de base se forme sur la surface du creuset, empêchant le contact direct entre le flux de métal fondu et la paroi du creuset en cuivre, améliorant ainsi la pureté de la poudre métallique préparée.

2.3 Méthode d'atomisation avec une torche à plasma (méthode PA)

La méthode PA fonctionne en faisant fondre un fil métallique en l’ajoutant à une source de chaleur plasma à une certaine vitesse via un lisseur. Les gouttelettes de métal fondu sont ensuite atomisées par un gaz à haute -pression. Les poudres préparées à l'aide de la méthode PA présentent les caractéristiques d'une sphéricité élevée, d'une pureté élevée et d'une faible teneur en oxygène. Cependant, comme sa matière première est un fil, cela augmente le coût des matières premières et limite les types de poudres métalliques pouvant être préparées.

2.4 Méthode d’atomisation du gaz de fusion par induction sans creuset (EIGA)

La méthode EIGA utilise une tige en alliage-préfabriquée comme électrode. L'électrode à tige rotative est fondue et atomisée par une bobine de fusion par induction et une vitesse d'alimentation verticale contrôlée. Son principe de fonctionnement révèle que la méthode EIGA présente l'avantage de supprimer le recours à un creuset en céramique, de réduire les impuretés dans l'alliage maître et d'améliorer considérablement la pureté de la poudre atomisée. Cependant, la méthode EIGA présente également des inconvénients importants : le coût de la tige en alliage préfabriquée-est plus élevé que celui des lingots d'alliage, et l'uniformité de l'alliage de la tige a un impact significatif sur la composition chimique de la poudre atomisée ; Il est difficile de contrôler la vitesse de fusion de la tige métallique, ce qui provoque facilement une interruption du flux et une rupture de la tige, conduisant au blocage du tube de guidage.

3. Méthode d’atomisation par électrode rotative au plasma

L'atomisation par électrode rotative au plasma (PREP) est une méthode de préparation de poudre métallique basée sur le principe de l'atomisation centrifuge rotative à grande vitesse des tiges d'électrodes. Cette méthode peut produire des poudres à faible-oxygène-teneur, non-adhésives et à haute-sphéricité avec une taille de particules de 70 à 130 μm. Cependant, en raison de l'exigence de vitesse de rotation élevée de l'électrode, elle ne peut pas produire de grandes quantités de micropoudres sphériques à haute performance avec une taille de particule inférieure à 45 μm. Les poudres produites par cette technologie présentent des avantages tels qu'une bonne fluidité, de faibles inclusions de gaz et peu ou pas de poudres satellites, et ont trouvé des applications importantes dans l'industrie nucléaire, l'aérospatiale et la biomédecine.

Principe de fonctionnement : un pistolet à plasma à haute-température fait fondre la face d'extrémité d'une tige d'électrode rotative à grande-vitesse en un film liquide. Le film liquide se décompose en gouttelettes sous l'action de la force centrifuge à grande vitesse. Les minuscules gouttelettes refroidissent et se solidifient dans une atmosphère inerte, formant des poudres sphériques sous l'action de la tension superficielle. Le principe technique est illustré à la figure 3.

Perspectives d'application : les poudres métalliques produites par la technologie PREP ont été largement utilisées dans les industries aérospatiale, de la construction navale, de l'énergie et de la chimie,-dans la fabrication d'équipements haut de gamme et en biomédecine. Ces dernières années, avec le développement d’industries émergentes telles que la technologie de fabrication additive métallique, la technologie PREP a montré des perspectives d’application prometteuses en raison des excellentes propriétés des poudres métalliques qu’elle produit. Après des décennies de développement, la technologie PREP de mon pays a fait des progrès significatifs en termes de qualité de la poudre et de capacité des équipements. Cependant, elle est encore à la traîne par rapport aux technologies étrangères avancées dans des domaines tels que le rendement en poudre fine et la préparation de poudres métalliques réfractaires.

4. Méthode d'atomisation par ultrasons

L'atomisation ultrasonique, en tant que nouvelle technologie d'atomisation, transfère l'énergie ultrasonique au liquide à atomiser et la décompose par contact direct ou indirect avec une tête d'outil à ultrasons. Cette technologie de préparation de poudre permet d'obtenir des poudres métalliques sphériques avec une bonne sphéricité et une distribution granulométrique étroite. Il présente également des avantages significatifs tels qu'un équipement et des processus simples, une contrôlabilité élevée et un faible coût, en particulier dans la préparation de poudres métalliques sphériques à hautes performances avec une taille de particule inférieure à 20 μm.

4.1 Contacter la technologie d'atomisation par ultrasons

Principe d'atomisation : Le liquide à atomiser est directement introduit sur la surface de la tête d'outil du transducteur ultrasonique, formant une fine couche de liquide. Sous l’action des vibrations ultrasonores, cette fine couche liquide génère des ondes de tension superficielle. Lorsque l'amplitude des gouttelettes de liquide sur la surface dépasse l'amplitude de la tête de l'outil, les gouttelettes sont éjectées et atomisées en gouttelettes plus petites, comme le montre la figure 4. Lors de l'atomisation, l'épaisseur de la fine couche de liquide affecte de manière significative l'effet d'atomisation, limitant le débit massique du liquide et limitant ainsi l'amélioration du taux d'atomisation.

Perspectives d'application : la technologie d'atomisation par ultrasons par contact est principalement utilisée dans la production de poudres métalliques à bas -point de fusion-. Par rapport à d'autres méthodes d'atomisation, il peut produire plus efficacement des poudres sphériques de taille de particules étroites--avec une taille de particules d'environ 20 μm. Cependant, cette méthode d'atomisation présente des limites importantes dans la production de poudres métalliques à -point de fusion-hautes et hautement corrosives.

4.2 Technologie d'atomisation par ultrasons sans-contact

L'atomisation sans -contact implique principalement l'entrée du liquide à atomiser au niveau du nœud de pression acoustique du champ d'ondes stationnaires ultrasoniques, comme le montre la figure 5.

La technologie d'atomisation par ultrasons sans contact (USWA), dans laquelle le liquide à atomiser n'entre pas en contact avec la tête de l'outil, offre des avantages significatifs lors de l'atomisation de métaux en fusion ou d'autres liquides. Il offre également un rendement en poudre et une efficacité d'atomisation élevés lors de la préparation de poudres métalliques d'une taille de particule d'environ 10 μm.

Perspectives d'application :

Les recherches indiquent que la technologie d'atomisation sans contact-offre des avantages inégalés par rapport aux autres techniques d'atomisation dans la préparation de poudres métalliques à partir de produits fondus à haute viscosité-. Cependant, cette technologie est encore immature et ne peut pas encore répondre aux exigences de la production industrielle à grande échelle. Compte tenu de ses avantages significatifs dans la production de poudres métalliques à -point de fusion-haute-viscosité et fines-particules, cette technologie est prête pour un avenir sur un vaste marché.

Avec le développement de domaines de fabrication tels que la fabrication additive, la métallurgie des poudres, le moulage par injection de poudre, les procédés de revêtement de surface et la technologie de soudage 3D, les exigences relatives aux méthodes d'atomisation deviendront de plus en plus strictes. À mesure que les méthodes d’atomisation continuent d’évoluer et de s’améliorer, elles bénéficieront de perspectives encore plus grandes.