ガス噴霧器
目次
ガス噴霧器 は、金属 AM、溶射、MIM、およびその他の粉末冶金用途で重要な、粒度分布を制御した微細な球状金属粉末を製造します。このガイドでは、プロセスの原理、アトマイザーのタイプ、システムコンポーネント、動作パラメータ、メーカー、および比較評価について説明します。
ガス噴霧器 プロセスの概要
ガスアトマイズは、高速ガスジェットの運動エネルギーを利用して、溶融金属流を微細な液滴に分解し、急速に凝固させて粉末にする:
原則 | ガスインピンジメントによる金属流体の微細液滴への分解 |
ガス種 | 窒素、アルゴン |
金属タイプ | ニッケル、鉄、コバルト合金 |
体重計 | ラボ、パイロット、工業用 |
パウダー属性 | 制御されたPSD、高い真球度、表面化学的均一性 |
粒子径 | 3ミクロン~120ミクロン |
製品紹介 | 合金粉末、マスターアロイ |
産業 | メタルAM、MIM、コーティング |
ガスアトマイズ粉末は、精密な特性制御が可能であるが、他のアトマイズ技術よりも高い設備投資が必要である。
ガス噴霧器 種類
アトマイザー | 詳細 |
---|---|
密結合 | ノズルとガスの統合により、20ミクロンの超微粒子粉体を実現 |
フリーフォール | 溶湯の流れがガス・チャンバー内を落下し、サポート・フリーの運転を実現 |
ロータリー | 回転金属管による高合金鋼の信頼性の高い性能 |
エマージング・デザイン
マルチノズルクラスターアトマイザーと遠心アトマイザーは生産性を向上させます。超音波霧化および電極誘導ガス霧化装置は、自由落下粉体製造を簡素化します。
システム・コンポーネント
完全な工業用ガス噴霧システムの主要モジュールには、以下のものが含まれる:
コンポーネント | 役割 |
---|---|
溶解炉 | 金属の過熱状態への誘導溶解 |
ノズルアセンブリ | ガス・チャンバーへの溶湯噴射を制御 |
ガス制御 | ガスの種類、圧力、流量を調整 |
液滴の凝固 | 急速冷却で液滴を粉体化 |
収集システム | ふるい分けで粉体を粒度別に分ける |
バッグハウス | 排ガス中の超微細固化粒子を捕集 |
リサイクル | 未使用ガスとオーバーサイズの粒子を再導入 |
上記のモジュール間の正確なモニタリングと緊密に統合されたフィードバック制御は、粉体の品質を一定に保つために非常に重要です。
プロセス・パラメーター
パラメータ | 典型的な範囲 | インパクト |
---|---|---|
金属温度 | 30-100°C スーパーヒート | 流動性、表面酸化 |
ノズルオリフィスサイズ | 2mm-6mm | 液滴サイズ、フローダイナミクス |
ガス種 | N2, Ar | 冷却速度、表面化学 |
ガス圧 | 5~15バーグ | 粒度分布 |
ガス流量 | 0.1-3 m3/分 | 微粒化効率と収率 |
落下高さ | 2-10m | 固化時間と粉体特性 |
これらのパラメーターの相互依存関係から、粉体要件を達成するためには、計算モデルによって導かれる経験的最適化が必要となる。
ガス噴霧器 サプライヤー
会社概要 | 容量範囲 | コスト見積もり |
---|---|---|
エーピーアンドシー | 10kg/時~300kg/時 | $75万~$400万ドル |
生販在 | 25kg/時~500kg/時 | $95万~$600万ドル |
ガスバレ | 50kg/時~1000kg/時 | $120万~$800万 |
ビューラーグループ | 500kg/時~35,000kg/時 | $600万ドル以上 |
生産規模が大きくなると、価格も飛躍的に高くなる。かなりのカスタムエンジニアリングが必要。
比較評価
クローズ・カップルド・アトマイザー | フリーフォール・アトマイザー | |
---|---|---|
投資コスト | 高い | ミディアム |
複雑さ | 高 - ノズルとガスが一体化したデザイン | 中 - 分離コンポーネント |
メンテナンス | チャレンジング - 船全体のハンドリング | より簡単に - モジュラー部品 |
微粉末の生産性 | より高い | ミディアム |
素材の柔軟性 | 中 - ノズル詰まりのリスクによる制限 | 高い - オープン・アーキテクチャ |
プロセス監視 | 厳密なプロセス制御が可能 | キャラクターをより重視 |
要点
- 幅広い柔軟性を備えた精密粒子工学が、ガスアトマイズを強力だがコストのかかる技術にしている。
- 統合されたモデリングとモニタリングにより、狭いスペックでも高品質の粉体を実現
- 小型、中型、大型のガス噴霧器では、スケーラビリティが重要な制限となる。
よくあるご質問
Q: どのサイズのガスアトマイズシステムが金属AM粉末のニーズに最適ですか?
A: 研究開発には、1~5kg/時のベンチトップ・ラボ用アトマイザーが適しています。商業的な金属AM製造には、50-200kg/時間のアトマイザーが、スループット、コスト、および粉末品質のニーズのバランスをとります。
Q: 噴霧化で一般的に使用されるガス圧は?
A: ほとんどのガス噴霧は5-12bargの圧力に依存しています。圧力が高いほど粉末は細かくなりますが、より重い容器が必要になります。アルゴンは窒素よりも早く熱を取り出すことができます。
Q: ガスアトマイザーの粒径はどの程度まで小さくできますか?
A: 最先端のクローズ・カップルド・ノズルアトマイザーは、合理的な歩留まり率を維持しながら、15~20ミクロンに近い金属粉末の安定した生産を実証しています。
Q: ガス噴霧に適さない金属は何ですか?
A: チタンやアルミニウム合金のような反応性の高い合金は酸化の問題があり、ノズルが詰まる危険性があります。誘導頭蓋溶解はこれらの問題を軽減するのに役立ちます。
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