Charakteristiky atomizovaných kovových prášků

Přehled atomizovaného kovového prášku

Atomizovaný kovový prášek je forma kovu vyráběná rozprašováním roztaveného kovu na velmi jemné kapičky. Kapky rychle tuhnou na práškové částice ve tvaru koulí nebo nepravidelných granulí.

Atomizované kovové prášky mají oproti jiným formám kovových prášků výhody díky své jemnozrnné struktuře a jednotnému tvaru částic. Jsou široce používány ve zpracovatelském průmyslu, kde mají mimo jiné tyto aplikace:

Klíčové informace o atomizovaném kovovém prášku

• Vyrábí se rozprašováním roztaveného kovu na jemné kapičky, které tuhnou v prášek.
• Částice jsou malé kuličky nebo nepravidelné granule o velikosti v rozmezí mikrometrů.
• Rovnoměrná velikost a tvar částic ve srovnání s jinými metodami výroby kovového prášku.
• Jemnozrnná struktura zlepšuje vlastnosti, jako je pevnost a odolnost proti korozi.
• Mezi běžné obecné kovy patří železo, měď, hliník, nikl, kobalt.

Typy atomizačních procesů

Ke komerční výrobě atomizovaného kovového prášku se používají dva hlavní typy atomizačních procesů:

Rozprašování vzduchu

• Proud roztaveného kovu je rozbit na kapičky vysokotlakým vzduchem nebo inertním plynem.
• Vyrábí prášky o velikosti částic od 5 do 250 mikronů.
• Nižší výrobní rychlost, ale možnost výroby jemnějších prášků
• Nepravidelné tvary částic, jako jsou elipsoidy

Atomizace vody

• Proud roztaveného kovu se rozkládá pomocí vysokotlaké vody.
• Větší částice od 50 do 1000 mikronů
• Vyšší rychlost výroby díky rychlejšímu přenosu tepla
• Sférická morfologie částic

Charakteristiky atomizovaných kovových prášků

Rozprašované kovové prášky mají jedinečné vlastnosti, které je činí vhodnými pro výrobní aplikace:

Distribuce velikosti částic

• Úzká distribuce s většinou částic v rozmezí mikronů
• Řízeno parametry rozprašování, jako je průtok plynu a tlak.
• Jemnější částice mají větší poměr povrchu k objemu.

Tvar částice

• Kulovité nebo zaoblené nepravidelné tvary
• Ovlivňuje tok prášku a hustotu balení
• Sféričtější částice mají lepší tekutost

Čistota

• Vysoká čistota s nízkým obsahem kyslíku a dusíku
• Zabraňte kontaminaci rozprašovacím médiem
• Rozhodující pro metalurgické vlastnosti

Hustota

• Téměř teoretická hustota pro většinu kovů
• Pórovitost závisí na rychlosti tuhnutí
• Hustší částice zlepšují zhutňování a spékání

Aplikace a použití atomizovaných kovových prášků

Rozprašované kovové prášky se díky svým vlastnostem a kvalitě používají ve všech odvětvích zpracovatelského průmyslu:

Prášková metalurgie

• Lisování a spékání pro výrobu hotových dílů
• Vysoká čistota poskytuje lepší mechanické vlastnosti
• Jednotná velikost částic zlepšuje zhutnění

Aditivní výroba kovů

• Používá se jako výchozí materiál pro metody 3D tisku, jako je selektivní laserové spékání.
• Sférický tvar zajišťuje lepší sypkost prášku
• Jemná velikost umožňuje výtisky ve velmi vysokém rozlišení

Povrchové nátěry

• Tepelné stříkání pro nanášení silných povlaků na povrchy
• Malá velikost částic umožňuje rovnoměrné pokrytí
• Povrch bez oxidů zlepšuje přilnavost povlaku

Pájení plnivými kovy

• Spojování kovů kapilárním tokem práškového plniva
• Řízená velikost částic zabraňuje ucpávání
• Nízký obsah kyslíku zabraňuje vzniku vad

Specifikace a normy

Rozprašované kovové prášky musí splňovat určité specifikace a normy pro kontrolu kvality:

Distribuce velikosti částic

• Obvykle se udávají hodnoty D (průměr, pod kterým existují částice X%).
• Hodnoty D10, D50, D90 určují rozptyl rozdělení
• D50 je medián velikosti částic

Zdánlivá hustota

• Měří hustotu balení prášku a jeho tekutost
• Vyšší hustota znamená více kulovitých částic.
• Udává se jako g/cm3 nebo % teoretické hustoty.

Průtok v hale

• Doba průtoku 50 g prášku standardizovanou nálevkou
• Nižší čas znamená lepší průtočnost
• Průtok pod 25 sekund je dobrý

Sítová analýza

• Podíl prášku zadrženého na určitých velikostech ok
• Ukazuje rozptyl velikostí částic
• Provádí se od 325 ok až po pánev

Chemie

• Čistota základních kovů pomocí ICP analýzy
• Hladiny kyslíku a dusíku pomocí fúze inertních plynů

Úvahy o návrhu

Proces rozprašování a vlastnosti prášku musí být vhodně navrženy pro zamýšlenou aplikaci:

Metoda atomizace

• Vzduch nebo inertní plyn pro jemnější částice potřebné při aditivní výrobě
• Rozprašování vody pro hrubší částice vhodné pro lisování

Velikost částic

• Jemnější částice mají vyšší slinovací aktivitu, ale nižší tekutost.
• Větší částice jsou lépe kompaktní, ale omezují rozlišení výtisků.

Tvar částice

• Nepravidelné tvary mají větší povrch, zatímco kulovité zlepšují tekutost.
• Úhlové částice zajišťují lepší mechanické propojení

Hustota

• Vyšší hustota zlepšuje zhutňování a kontrolu smršťování.
• Určitá pórovitost může pomoci zmírnit napětí při spékání.

Čistota

• Hladiny kyslíku a dusíku musí být minimalizovány.
• Mechanické vlastnosti mohou ovlivnit i další nečistoty

Instalace, provoz a údržba

Správná instalace, provoz a údržba rozprašovacího zařízení jsou velmi důležité:

• Instalace by měla být provedena v souladu se specifikacemi výrobce s příslušnými inženýrskými sítěmi a pomocným vybavením na místě.
• Provozní postupy musí být přísně dodržovány, zejména při spouštění, vypínání a přechodu mezi slitinami.
• Kritické parametry procesu, jako je teplota, tlak, průtok, by měly být nepřetržitě monitorovány a kontrolovány.
• Měl by být zaveden plán preventivní údržby zahrnující kontroly, výměny opotřebitelných dílů, jako jsou trysky, a generální opravy.
• Pravidelné cykly čištění, aby se zabránilo hromadění materiálu v plynových trubkách, vodovodním potrubí, kelímku a sběrném systému.
• Bezpečnostní systémy musí být udržovány v dobrém stavu, zejména nouzová zastavení, detekce a potlačení požáru.
• Školící programy pro zaměstnance by se měly zaměřit na bezpečnou manipulaci s roztaveným kovem, testování kontroly kvality a postupy při řešení problémů.

Správná instalace, provoz a údržba maximalizují objem výroby a minimalizují prostoje. To pomáhá zvýšit produktivitu, kvalitu a bezpečnost výroby kovového prášku rozprašováním.

Výběr dodavatele atomizovaného kovového prášku

Při nákupu atomizovaného kovového prášku je důležité vybrat si renomovaného dodavatele:

• Zkušenosti a technické znalosti v procesu atomizace
• Schopnost vyrábět různé slitiny, velikosti a tvary částic.
• Testování kontroly kvality odpovídá průmyslovým standardům
• Přiměřené minimální množství objednávek a dodací lhůty
• Zásoba standardních prášků pro rychlé dodání
• Možnost přizpůsobení vlastností nebo vývoje slitin na míru
• Porozumění zamýšlené aplikaci a technickým požadavkům
• Vzorky k dispozici pro posouzení před nákupem
• Konkurenční ceny pro velké i malé objemy
• Umístění a logistika vhodné pro dodržení harmonogramu dodávek
• Rychlá reakce na technické dotazy a následné požadavky

Výběr dodavatele s pokročilými schopnostmi a silným zákaznickým servisem pomůže zajistit stálé a spolehlivé dodávky vysoce kvalitního atomizovaného kovového prášku.

Výhody a nevýhody atomizovaného kovového prášku

Rozprašovaný kovový prášek má ve srovnání s jinými formami kovu výhody i omezení:

Výhody

• Jednotná velikost a tvar částic
• Dobrá tekutost díky kulovité morfologii
• Vysoká čistota umožňuje skvělé metalurgické vlastnosti
• Téměř teoretická hustota zlepšuje zhutnění
• Jemná mikrostruktura z rychlého tuhnutí
• Nižší teplota spékání než u mletého prášku
• Používá se v aditivní výrobě a dalších pokročilých procesech

Omezení

• Vyšší náklady ve srovnání s mletým práškem
• Omezená dostupnost slitin ve srovnání s kovanými formami
• Rozsah velikosti částic není pro některé aplikace vhodný
• Minimální objednací množství může být vyšší
• Nižší výrobní rychlost než mechanická atomizace
• Vyžaduje manipulaci a bezpečnostní opatření pro jemný prášek

Analýza nákladů

Atomizovaný kovový prášek je dražší než jiné metody výroby kovového prášku, přičemž cena závisí na:

• Základní kov - dražší pro reaktivní kovy, jako je titan, tantal.
• Čistota - prášek s vysokou čistotou se prodává za vyšší cenu
• Velikost částic - jemnější prášek je dražší kvůli nižší výtěžnosti
• Objednané množství - při vyšších objemech ceny výrazně klesají
• Zpracování - další kroky jako prosévání, míchání, žíhání zvyšují náklady.

Typické cenové rozpětí:

Stanovení ceny závisí také na možnostech dodavatele, nákladech na suroviny a podmínkách na trhu. Spolupracujte s kvalifikovanými dodavateli, abyste získali konkurenceschopné ceny pro vaše konkrétní požadavky na materiál a objemy objednávek.

FAQ

Jaké jsou hlavní výhody atomizovaného kovového prášku?

Hlavními výhodami jsou rovnoměrná velikost a tvar částic, vysoká čistota, dobrá tekutost, hustota blízká teoretické a jemná mikrostruktura. Díky těmto výhodám je atomizovaný prášek vhodný pro aditivní výrobu, práškovou metalurgii, tepelné stříkání a další aplikace.

Jak se liší atomizovaný prášek od jiných metod výroby kovového prášku?

Atomizovaný prášek má ve srovnání s rozemletým práškem rovnoměrnější vlastnosti částic. Má také vyšší čistotu a hustotu ve srovnání s elektrolytickým práškem a práškem vyrobeným chemickou redukcí. Výsledkem rychlého tuhnutí při atomizaci jsou také jemnější mikrostruktury.

Jaká opatření jsou nutná při manipulaci s rozprašovaným práškem?

Jemné kovové prášky mohou představovat nebezpečí výbuchu prachu. Mezi bezpečnostní opatření patří uzemňovací a spojovací systémy, nejiskřící nářadí, zachytávání prachu, ochranné pomůcky pro pracovníky a vyloučení zdrojů vznícení. Prášky mohou také vyžadovat řízenou atmosféru a speciální balení.

Jaký je typický rozsah velikosti částic rozprašovaného prášku?

Prášek rozprašovaný vzduchem má běžně velikost 5-150 mikronů, zatímco prášek rozprašovaný vodou má velikost 50-1000 mikronů. Velikost lze regulovat nastavením parametrů rozprašování. Jemnější velikosti mají větší povrch, zatímco hrubší prášky se lépe zhutňují.

Jak se atomizovaný kovový prášek používá v aditivní výrobě?

Jednotný tvar částic umožňuje vynikající tekutost v procesech s práškovým ložem, jako je selektivní laserové spékání. Jemná velikost částic umožňuje velmi vysoké rozlišení při zachování objemových vlastností slitiny. Vysoká čistota minimalizuje vady konečných dílů.

Jakými metodami lze zjistit nečistoty v rozprašovaném prášku?

Chemickou analýzou pomocí ICP lze zjistit stopové množství nečistot. Obsah kyslíku a dusíku se měří pomocí analyzátorů pro fúzi inertních plynů. Sítová analýza určuje znečištění nadměrnými částicemi. Pomocí SEM a optické mikroskopie lze zjistit satelitní částice.

Jak ovlivňuje pórovitost rozprašovaného prášku jeho vlastnosti?

Pro dobré zhutnění a spékání je požadována minimální pórovitost. Určitá optimalizovaná pórovitost však může pomoci zmírnit napětí při tepelném zpracování. Ke zvýšení hustoty prášku lze použít také povýrobní žíhání.

Proč je pro vlastnosti atomizovaného prášku důležitá vysoká čistota?

Nečistoty jako kyslík a dusík mohou výrazně zhoršit mechanické vlastnosti a vývoj mikrostruktury. Pro dosažení nejlepší pevnosti, tažnosti a odolnosti proti korozi v konečných dílech je třeba kontrolovat i hladiny ppm.

Jaké bezpečnostní vybavení se používá při atomizaci roztaveného kovu?

Bezpečnostní vybavení zahrnuje reflexní oděvy, obličejové štíty, žáruvzdorné rukavice, zástěry proti stříkajícímu kovu a kožené bundy. Pro kontrolu výparů je nutné dobré větrání. Důležité jsou také automatické protipožární systémy.

Jak často je nutná údržba rozprašovacího zařízení?

Preventivní údržba by měla být prováděna v plánovaných intervalech, například výměna spotřebních dílů po určitém počtu provozních hodin. Další údržba je nutná podle potřeby, kterou indikují změny procesu, změny výkonu nebo poruchy součástí.

znát více procesů 3D tisku