به صورت کلی متالورژی پودر در رابطه با نحوه تولید پودر فلزات و تبدیل آن ها به محصول با دقت ابعادی بالا فعالیت می کند. در روش معمول متالورژی پودر بعد از به دست آوردن پودر فلز، آن را در قالبی ریخته و توسط ماشین پرس فشار می دهند تا شکل قالب را گرفته و خلل و فرجی باقی نماند. در مرحله بعد محصول به دست آمده را حرارت داده تا پیوندهایی بین پودر پرس شده شکل بگیرد و استحکام قطعه در حد قابل قبولی بالا برود.
به صورت کلی هر فلزی را می توان به پودر آن تبدیل کرد و سه روش کلی برای تولید پودر فلزات وجود دارد که عبارتند از :
که باقی روشها در قالب این سه روش جای می گیرند.
روش اتمیزه :
در این روش مذاب فلز از نازل عبور کرده و بعد از خنک شدن به پودر فلز تبدیل می شود. این روش معمول ترین روش تولید پودر فلزات در حال حاضر می باشد. این روش تقریبا برای همه فلزات و آلیاژها قابل استفاده می باشد.
روشهای اسپری کردن مذاب متفاوت می باشند که برخی از آنها در شکل زیر آورده شده اند.
در اتمیزه گازی فشار بالایی از یک گاز خنثی یا هوا باعث خنک شدن مذاب و تبدیل آن به پودر می شوند. در شکل a گاز به صورت افقی دمیده شده و پودر حاصله در ظرف نگهدارنده باقی می ماند. در شکل b مسیر عبور گاز مشخص بوده که طی آن پودر تولید شده در قسمت زیرین در محفظه نگهدارنده جمع می شود. پودر به دست آمده نیز به علت انرژی سطحی کم کره نسبت به شکلهای فضایی دیگر معمولا به صورت شبه کروی می باشد.
در شکل C نیز اصول کار شبیه به دو شکل قبلی بوده با این تفاوت که به جای گاز از آب جهت خنک کردن مذاب استفاده می گردد. این روش به اتمیزه آبی معروف شده است. این روش برای فلزات با نقطه ذوب زیر 1600 درجه سلسیوس به کار می رود. در این روش سرعت سرد شدن نسبت به روش گازی بالاتر بوده و شکل پودر فلزی بیشتر به صورت بی قاعده و غیر کروی می باشد. یکی از مشکلات این روش اکسید شدن پودر فلزی حین سرد شدن می باشد.
روش جدیدی که به کار می رود استفاده از روغن سینتتیک به جای آب بوده که در این روش میزان اکسید شدن پودر فلزی کاهش می یابد. در همه روشهای اتمیزه اندازه پودر تولیدی به سرعت جریان سیال خنک کننده بستگی دارد، هر چه سرعت بیشتر باشد اندازه ذرات کوچکتر خواهند بود.
در روش اتمیزه گریز از مرکز نیز که در شکل d مشاهده می شود، مذاب فلز روی یک دیسک چرخان افتاده که به دلیل نیروی گریز از مرکز به اطراف پرتاب شده و در نتیجه خنک شده و به شکل پودر در می آید.
فرایند اتمیزه در حالت های مختلف
در ویدئوی زیر نحوه تولید پودر تیتانیوم به روش اتمیزه مشاهده می شود :
همانطور که می دانیم معمولا در روش اتمیزه مذاب به روش القایی تهیه می شود اما در برخی کارخانه ها از پلاسما نیز حهت ذوب استفاده می کنند که در ادامه ویدیوی اتمیزه به روش پلاسما نیز مشاهده می شود. در ویدوی دوم نیز نحوه تولید پودر فولاد آلیاژی و سینترینگ آن به روش HIP آورده شده است.
در روشهای شیمیایی که خود به روشهای مختلفی تقسیم می شوند، ترکیبات فلزی به خود فلز کاهش یافته (عملیات شیمیایی بر عکس اکسید شدن) می شوند و به این صورت پودر فلز تولید می شود. یکی از معمول ترین روشهای این گروه کاهش دادن اکسید فلزات توسط هیدروزن یا منو اکسید کربن به حالت فلزی آنها می باشد. عاکمل کاهش دهنده با اکسیژن موجود در اکسید ترکیب شده و فلز به حالت آزاد در می آید. از این روش برای تولید پودر فلزات تنگستن، آهن و مس اتفاده می شود.
یک روش دیگر برای تولید پودر آهن استفاده از پنتاکربنیل آهن Fe(CO)5 جهت تولید پودر آهن می باشد که خلوص پودر تولید شده بالا بوده و شکل آن در ادامه مشاهده می شود.
روشهای شیمیایی دیگر عبارتند از رسوب عنصر فلزی از محلول نمکی آن، که فلزات مس، نیکل و کبالت به این روش تولید می شوند. برخی از روشهای شییمایی در ادامه گرد آوری شده اند.در ویدئوی زیر نحوه تولید مس از محلول مس کلرید مشاهده می شود:
روش تهبپی پودر فلزی به کمک پودر سرامیک
در این روش مذاب فلز , با پودر سرامیكی كه قابلیت ترشوندگی نداشته باشد مخلوط وسپس تبدیل به قطراتی می شود و این قطرات در هنگام انجماد به دلیل نیروهای كشش سطحی به شكل كروی در می آیند كه به كمك سرند و جدا شدن پودر سرامیك , پودر فلزی باقی می ماند.
مزایای پودر حاصل از این روش در مقایسه با دیگر روش های مرسوم در دنیا قابل توجه می باشد. در این روش به علت استفاده نكردن از گاز پرانرژی , تخلخل در پودر به وجود نمی آید كه این امر سبب بهبود خواص مكانیكی قطعات تولیدی خواهد شد.
ارزان بودن این روش در مقایسه با روش اتمیزه كردن مزیت مهم تهیه پودر فلزات است ودر این روش با كنترل سرعت سرد شدن , می توان شكل پودرها را از حالت نامنظم به حالت كروی تبدیل كرد كه این انعطاف پذیری در تولید پودرهای اتمیزه شده وجود ندارد.
هم اكنون پودر فلزات از روش های مختلف و گران قیمتی همچون اتمیزه كردن گازی و تجزیه شیمیایی بدست می آید.
مصرف پودر فلزات در صنایع مختلفی از جمله متالوژی پودر برای تولید قطعات فلزی ,صنایع شیمیایی به عنوان كاتالیزور , صنایع رنگ سازی به عنوان یك افزودنی برای تولید رنگ های متالیك و همچنین برای پوشش دادن فلزات بكار می رود.
1- روش احیای اكسید های فلزی
این فرایند بیشتر در مورد تولید پودر آهن ،مس ، تنگستن و مولیبدن به كار میرود. ذرات پودر تولیدی این روش اساسا" دارای خلل و فرج زیاد بوده و به این دلیل، قابلیت تراكم پذیری این پودر ها خوب است. عمل احیا معمولا" توسط هیدروژن ،منواكسیدكربن و یا كربن صورت می گیرد. مواد اولیه در خواص پودر نقش مهمی دارند.در كشورهایی كه دارای سنگ معدن آهن با عیار بالایی هستند پودر آهن را در مقیاس بالا با این روش تولید می كنند. در ادامه نحوه تولید آهن به کمک روش شیمیایی مشاهده می شود.
2- روش تجزیه حرارتی كربنیل های فلزی
در این فرایند ابتدا منوكسید كربن را از روی فلز اسفنجی یا براده آهن عبور می دهند.این كار در حرارت( 270-200) درجه سانتی گراد و فشار معین (تا 200اتمسفر) انجام می گیرد تا كربنیل فلزی ایجاد گردد. این فرایند در مورد تهیه پودر نیكل و آهن بیشتر به كار می رود .
Fe+5Co ↔ Fe (Co)5
Ni +4Co ↔Ni (Co)4
هر دوكربنیل به وجود آمده در درجه حرارت اتاق مایع است. كربنیل آهن در 103درجه سانتی گراد و كربنیل نیكل در 43 درجه به وجود می آیند .در شرایط اتمسفر محیط ، كربنیل را حرارت می دهند تا به جوش آیند و گازهای تولیدی از محیط خارج شده،در اثر تجزیه، پودر آهن یا نیكل باقی می ماند. این پودر ممكن است مرحله آسیاب كردن را نیز داشته باشد . پودرهای تولیدی با این روش از درجه خلوص بالایی برخوردار هستند .در مورد آهن اندازه ذرات بسیار ریز و شكل ان نیز كروی است. در مورد نیكل ،شكل ذرات بی قاعده و متخلخل و اندازه ذرات نیز ریز است.تولید آن به صورت تجاری با این روش انجام می گیرد.
3- روش رسوب الكترولیتی از نمك ها یا محلول های فلزی
در روش الکترو شیمیایی نیز منبع فلز مورد نظر آند شده و عنصر فلزی در محلول الکترولیت حل شده و روی کاتد بسته به جریان و اختلاف پتانسیل نشانده می شود. سپس فلز نشتسه روی کاتد شسته و خشک میشود که خلوص بسیار بالایی هم دارد. از این روش نیز برای تولید پودر فلزات مس، تیتانیوم، برلیم، آهن، نقره و تانتالوم استفاده می شود.
تعدادی از پودر های فلزی به وسیله رسوب از نمك های محلول خود و یا هیدروكسیدها،كربنات ها و یا اگزالات های خود تهیه می گردند .در این تركیبات به فلزات یا اكسید های فلزی به همراه گازه هایی تبدیل می گردند.
دی اكسید اورانیم،پلاتین،سلنیم،نقره و نیكل به این روش به پودرتبدیل می شوند. در ادامه فیلم تهیه پودر روی از این روش مشاهده می شود.
4- روش تجزیه هیدرید های فلزی
در این روش ،فلزات مورد نظر را به صورت ورقه های نازك تهیه كرده ،آن ها را در حضور هیدروژن حرارت می دهند و هیدرید فلزی تولید می نمایند. سپس این هیدریدهای فلزی كه ترد نیستند آسیاب ،و به پودر تبدیل می كنند. پودر هیدرید های فلزی را سپس تحت حرارت های زیاد و تحت خلاء دی هیدروره می كنند و محصول را دوباره آسیاب كرده ،به این ترتیب پودر فلزی به دست می آید.این فرایند برای تولید تیتانیوم و زیركونیوم استفاده می گردد.
5- روش تجزیه ترمیت
در این فرایند اكسید فلزی را با پودر یك فلز دیگر در اثر حرارت تجزیه كرده و فلز مورد نظر را به صورت پودر به دست می آورند.در حالت دیگر به جای پودر فلز برای احیا از هیدرید فلز استفاده می شود.
مثالی ازاین فرایند ،احیای تری اكسید كروم به وسیله منیزیم است. احیای دی اكسید اورانیم با كلسیم نیز مثالی دیگر از كاربرد این روش است.
سلام . توضیحات شمابسیار خوب وفنی بود. ماجهت تکمیل این پروسه اقدام به تولید گوی های توخالی ازموادپلی پروپیلن خاص نموده ای که باپوشش سطح وان یامخازن استحصال پودر میتواند حدود ۳۰/ درصد ازتبخیر آب وبه همین میزان دروقت موثر باشد.وتادمای حدود۹۰ درجه مقاومت نماید . ودرحال حاضر تعدادی ازتولیدکنندگان پودر روی ومس وآبکاری های فلزات درسطح کشورازاین گوی هاباقطر ۱۰و ۲۰ و۲۹ و ۳۶ میلیمترنسبت به نیازشان موردمصرف قرارداده اند وبسیار راضی اند.
بسیار عالی ممنون از اطلاعات مفید شما
سلام با تشکر از مطلب خوبتون،توی این لینک اطلاعات بیشتری موجوده. https://daghighsaze.com/technical-resources/metal-powders
با سلام
ممنون از اینکه نظرتون رو با ما در میون گذاشتید.
موفق باشید
با سلام و عرض ادب پودرهایی که به روش اتمیزه حالا یا گازی یا آبی تولید میشوند به چه صورت میتوانند تراکم پذیری(Compressibility)، نرخ سینترینگ(Sintering rate) و قابلیت آهنگری یا قابلیت چکش خواری(Forgeability) را بهتر بکنه و افزایش بدهد؟
با عرض سلام و خسته نباشید
هر قسمت سوال شما خود قابل بررسی و پاسخگویی میباشد به این صورت که لزوما شاید نتوان همه پارامترهای بیان شده را با هم بهبود داد. لذا باید ابتدا جنس ماده و شرایط تولید و پارامتر مورد نظر جهت بررسی بیان شود تا با مطالعه منابع و کارهای عملیاتی بهترین و تستهای عملی شرایط بهینه را تعیین کرد.
ایده ال ترین روش برای تولید پودر آهن از قراضه های فلزی چیست؟
ذوب و استفاده از روشهای اتمیزاسیون آبی و گازی
در تولید پودر منیزیم از چه روشی استفاده کنیم ممنون می شوم توضیح دهید اطلاعات فنی من در مورد منیزیم عالی است
مقالاتی در خصوص موضوع عنوان شده در کانال مقالات متالورژی قرار داده شده و به زودی لینک آنها روی سایت قرار خواهد گرفت.
خوب بود در پودر منیزیم چگونه عمل کنیم پودر سرامیکی جواب می دهد پودر سرامیکی مواد تشکیل دهنده اش چیست
با سلام،
لطفا عنوان دقیق مقاله خود را بفرمایید، پودر سرامیکی طیف بسیار گسترده ای را در بر گرفته و دارای ابهام می باشد.