금속 미립화 분말 생산에 관한 이러한 사항을 알아야 합니다!

원자화란 용융된 금속을 150μm보다 작은 입자로 분쇄하는 기계적 방법을 말합니다. 원자화 매체와 원리에 따라 물 원자화, 가스 원자화, 플라즈마 원자화 및 초음파 원자화의 네 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

금속 미립화 분말 생산의 분류 및 응용

1. 물 원자화

물 미립화를 이용해 금속분말을 생산하는 공정은 오랜 역사를 가지고 있다. 고대에는 녹은 철을 물에 부으면 미세한 금속 입자가 터져 제철 원료로 사용되었습니다. 어떤 사람들은 녹은 납을 물에 직접 부어 납 알갱이를 만들기도 했습니다. 물 미립화를 사용하여 조대한 합금 분말을 생성하는 원리는 앞서 언급한 물을 용탕을 파열시키는 방법과 동일하지만 분쇄 효율이 크게 향상됩니다. 프로세스 흐름은 그림 1에 나와 있습니다.

적용 분야: 물 원자화는 공정 흐름이 짧고 비용이 저렴하며 산업 폐기물 발생이 최소화된다는 장점이 있어 비용이 중요한 중저가-~중-제품 생산에 적합합니다. 그러나 물 원자화는 구형도가 낮고 산소 함량이 높은 분말을 생성하므로 화학적으로 반응하는 금속에는 사용할 수 없습니다.

2. 가스 원자화

가스 원자화 과정은 대략 다음과 같이 설명할 수 있습니다. 자유 낙하 중에 금속 방울이 정제되고 가스 전단 및 압축으로 인해 층류 섬유증이 발생합니다. 액적이 유효 분무 영역을 벗어나면 외부 압력이 감소하여 압력 불균형으로 인해 자진 파손이 발생합니다.

다양한 재료 분말 생산 ​​방법 중 가스 원자화가 전체의 80%를 차지합니다. 가스 원자화 방법은 장비의 발열체에 따라 다음과 같은 유형으로 더 나눌 수 있습니다.

금속 원자화 분말 생산: 알아야 할 사항!

2.1 진공유도 용융 불활성가스 미립화법(VIGA법)

하드웨어 및 도가니의 제한으로 인해 진공 유도 용해의 가열 온도는 최대 1500~1600도로 제한되는 경우가 많습니다. 또한 세라믹 도가니와 노즐을 사용하면 합금 용융물에 불순물이 유입되어 제조된 금속 분말의 순도에 영향을 미칩니다.. 2.2 플라즈마 용융 유도 가스 원자화 방법(PIGA 방법)

첫째, PIGA 방식은 플라즈마 열원을 사용하므로 특히 고온 금속의 경우 열원의 안정성과 효율성이 향상됩니다-. 둘째, PIGA 방식은 수-냉각 구리 도가니를 사용합니다. 용탕이 흘러 수냉된 동도가니와 접촉하게 되면 도가니 표면에 모재층이 형성되어 용탕류와 동도가니벽이 직접 접촉하는 것을 방지하여 제조된 금속분말의 순도를 향상시킨다.

2.3 플라즈마 토치 미립화 방식(PA 방식)

PA 방식은 금속 와이어를 스트레이트너(Straightener)를 통해 일정 속도로 플라즈마 열원에 첨가해 녹이는 방식이다. 그런 다음 용융된 금속 방울은 고압 가스에 의해 원자화됩니다.- PA법을 사용하여 제조된 분말은 구형도가 높고 순도가 높으며 산소 함량이 낮은 특성을 가지고 있습니다. 그러나 원료가 선재이기 때문에 원료비가 상승하고, 제조할 수 있는 금속분말의 종류도 제한된다.

2.4 무도가니 전극 유도 용융 가스 원자화 방법(EIGA)

EIGA 방법은 사전 제작된-합금 막대를 전극으로 사용합니다. 회전하는 막대 전극은 유도 용융 코일과 제어된 수직 공급 속도에 의해 용융되고 원자화됩니다. 작동 원리는 EIGA 방법이 세라믹 도가니가 필요 없고 모합금의 불순물을 줄이며 분무 분말의 순도를 크게 향상시키는 장점이 있음을 보여줍니다. 그러나 EIGA 방법에는 상당한 단점도 있습니다. 사전 제작된 합금 막대의 비용은 합금 잉곳의 비용보다 높고 합금 막대의 균일성은 원자화된 분말의 화학적 조성에 상당한 영향을 미칩니다. 금속봉의 녹는 속도를 제어하는 ​​것이 어렵고 흐름 중단과 봉 파손을 일으키기 쉽고 가이드 튜브가 막히게 됩니다.

3. 플라즈마 회전전극 미립화 방법

플라즈마 회전 전극 원자화(PREP)는 전극봉의 고속 회전 원심 원자화 원리를 기반으로 하는 금속 분말 준비 방법입니다.{0}} 이 방법은 입자 크기가 70~130μm인 저-산소-함량, 비-접착성, 고-구형 분말을 생성할 수 있습니다. 그러나 전극의 높은 회전 속도 요구로 인해 입자 크기가 45μm보다 작은 고성능 구형 미세분말을 대량으로 생산할 수 없습니다. 이 기술로 생산된 분말은 우수한 유동성, 낮은 가스 함유량, 위성 분말이 거의 없거나 전혀 없다는 등의 장점을 가지며 원자력 산업, 항공우주 및 생물의학에서 중요한 응용 분야를 찾았습니다.

작동 원리: 고온-플라즈마 건은 고속으로 회전하는 전극봉의 끝면을 녹여 액체 필름으로 만듭니다.- 액체 필름은 고속 원심력에 의해 작은 물방울로 분해됩니다.- 작은 물방울은 불활성 대기에서 냉각되어 응고되어 표면 장력의 작용으로 구형 분말을 형성합니다. 기술 원리는 그림 3에 나와 있습니다.

응용 전망: PREP 기술로 생산된 금속 분말은 항공우주, 조선, 에너지 및 화학 산업, 고급 장비 제조 및 생물의학 분야에서 널리 사용되었습니다.- 최근 몇 년 동안 금속 적층 제조 기술과 같은 신흥 산업의 발전과 함께 PREP 기술은 생성되는 금속 분말의 우수한 특성으로 인해 유망한 응용 가능성을 보여주었습니다. 수십 년의 개발 끝에 우리나라의 PREP 기술은 분말 품질과 장비 용량 면에서 상당한 발전을 이루었습니다. 그러나 미세분말 수율, 내화금속분말 제조 등 분야에서는 여전히 외국의 선진기술에 뒤처져 있다.

4. 초음파 분무법

초음파 분무는 새로운 분무 기술로서 초음파 에너지를 분무할 액체에 전달하고 초음파 도구 헤드와의 직간접적인 접촉을 통해 이를 분해합니다. 이 분말 제조 기술은 구형도가 좋고 입자 크기 분포가 좁은 구형 금속 분말을 얻을 수 있습니다. 또한 이는 특히 입자 크기가 20μm 미만인 고성능 구형 금속 분말을 제조할 때 간단한 장비 및 프로세스, 높은 제어성, 저렴한 비용과 같은 중요한 이점을 제공합니다.

4.1 접촉식 초음파 분무 기술

분무 원리: 분무할 액체는 초음파 변환기의 도구 헤드 표면에 직접 입력되어 얇은 액체 층을 형성합니다. 초음파 진동의 작용으로 이 얇은 액체층은 표면 장력파를 생성합니다. 표면의 액체 방울의 진폭이 도구 헤드의 진폭을 초과하면 그림 4와 같이 방울이 방출되어 더 작은 방울로 분무됩니다. 분무 중에 얇은 액체 층의 두께는 분무 효과에 큰 영향을 미치고 액체의 질량 유량을 제한하여 분무 속도의 향상을 제한합니다.

응용 전망: 접촉식 초음파 분무 기술은 주로 저-융점-금속 분말 생산에 사용됩니다. 다른 원자화 방법에 비해 입자 크기가 약 20μm인 좁은-입자-구형 분말을 보다 효율적으로 생산할 수 있습니다. 그러나 이 분무화 방법은 녹는점이 높고 부식성이 강한 금속 분말을 생산하는 데 상당한 제한이 있습니다.

4.2 비-접촉식 초음파 원자화 기술

비접촉 원자화에는 주로 그림 5와 같이 초음파 정재파장의 음압 노드에 원자화할 액체를 입력하는 작업이 포함됩니다.

분무할 액체가 도구 헤드와 접촉하지 않는 비{0}}USWA(비접촉 초음파 분무) 기술은 용융 금속이나 기타 액체를 분무할 때 상당한 이점을 제공합니다. 또한, 약 10μm 입자 크기의 금속 분말 제조 시 높은 분말 수율과 미립화 효율을 자랑합니다.

응용 전망:

연구에 따르면 비접촉 원자화 기술은 고점도 용융물에서 금속 분말을 제조할 때 다른 원자화 기술에 비해 비교할 수 없는 이점을 제공하는 것으로-나타납니다. 그러나 이 기술은 아직 미성숙하여 대규모 공장 생산 수요를 아직 충족할 수 없습니다.- 고-융점-, 고{7}}점도, 미세-입자 금속 분말을 생산하는 데 상당한 이점이 있는 이 기술은 광범위한 시장 미래를 위한 준비가 되어 있습니다.

적층 제조, 분말 야금, 분말 사출 성형, 표면 코팅 공정, 3D 용접 기술 등 제조 분야의 발전으로 인해 미립화 방법에 대한 요구 사항이 점점 더 엄격해질 것입니다. 원자화 방법이 계속 발전하고 개선됨에 따라 훨씬 더 큰 전망을 누릴 수 있습니다.