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Métodos de preparación de polvo metálico

Pulvimetalurgia es un proceso para preparar polvos metálicos y utilizar polvos metálicos (o mezclas de metales y no metales) como materias primas para formar piezas y productos mediante moldeo y sinterización. Como principal materia prima de la industria, el polvo metálico se usa ampliamente en los campos de maquinaria, metalurgia, industria química y materiales aeroespaciales. El polvo metálico es la materia prima básica de la industria de la pulvimetalurgia, y su producción y calidad determinan el desarrollo de la industria de la pulvimetalurgia. En este artículo, analizaremos de cerca los métodos de preparación del polvo metálico .

Métodos de preparación del polvo metálico

El polvo de metal suele ser un agregado de partículas metálicas de menos de 1 mm, y no existe una regulación uniforme de la división del intervalo de tamaño de partícula.

Los métodos más utilizados son los siguientes:partículas entre 1000 ~ 50μm son polvo convencional; 50 ~ 10 μm es un polvo fino; 10 ~ 0,5 μm es un polvo muy fino; <0,5 μm es un polvo ultrafino; 0,1 ~ 100 nm es nanopolvo.

Cada una de las partículas de polvo puede ser un cristal o una pluralidad de cristales según el tamaño de partícula y el método de preparación.

Métodos de preparación de polvo metálico

En la actualidad, existen docenas de métodos para producir polvos industrialmente. Sin embargo, en cuanto al análisis real del proceso productivo, se divide principalmente en métodos mecánicos y físico-químicos, los cuales pueden obtenerse del refinamiento directo de metales sólidos, líquidos y gaseosos, y se obtienen los compuestos metálicos en diferentes estados. por reducción, pirólisis y electrólisis.

Carburos, nitruros, boruros y siliciuros de metales refractarios generalmente se puede obtener directamente mediante métodos de combinación o reducción-combinación. La forma, estructura y tamaño de partícula del mismo polvo a menudo varían mucho según el método de preparación.

Métodos de preparación del polvo metálico

Métodos de preparación de polvo metálico - 1. Física mecánica

El método mecánico es una forma de procesamiento para romper un metal en un polvo del tamaño de partícula deseado por medio de una fuerza mecánica externa y la composición química del material en la preparación el proceso no ha cambiado sustancialmente.

Los métodos actualmente más utilizados son el molido y triturado de bolas, que tienen las ventajas de un proceso simple y un gran rendimiento, y pueden preparar polvos ultrafinos de metales de alto punto de fusión y aleaciones que son difíciles obtener por métodos convencionales.

* Fresado de bolas

El método de molienda de bolas se divide principalmente en un método de bola rodante y un método de molienda de bolas por vibración, que utiliza un mecanismo en el que las partículas de metal se filtran a diferentes velocidades de deformación para romper y refinar .

Este método es principalmente adecuado para la preparación de polvos como aleaciones de Sb, Cr, Mn y Fe-Cr. Tiene las ventajas de funcionamiento continuo, alta eficiencia de producción, adecuado para trituración en seco y trituración en húmedo, y se puede utilizar para la preparación de polvo de varios metales y aleaciones.

La desventaja es que la selectividad del material no es fuerte y es difícil de clasificar durante el proceso de preparación del polvo.

Imágenes TEM de las muestras de polvo obtenidas mediante molienda de bolas para 12 h (a), 18 h (b) y 24 h (c) a 150 r / min

* Rectificado

El método de molienda consiste en rociar el gas comprimido a través de la boquilla especial y rociarlo en la zona de molienda, haciendo que los materiales de la zona de molienda choquen entre sí y se froten formando polvo. Después de que el flujo de aire se expande, el material se eleva a la zona de clasificación, y el clasificador de turbina clasifica el material del tamaño de partícula, y el polvo grueso restante se devuelve a la zona de molienda para continuar moliendo hasta que se separa el tamaño de partícula requerido.

Método de molienda se utiliza ampliamente en la pulverización ultrafina de materias primas químicas no metálicas, pigmentos, abrasivos, medicamentos para el cuidado de la salud y otras industrias. Dado que la trituración se produce por el método seco, se omite el proceso de deshidratación y secado del material. El producto tiene alta pureza, alta actividad, buena dispersabilidad, tamaño de partícula fino y distribución estrecha, y superficie lisa de las partículas.

Sin embargo, el método de molienda tiene un alto costo de fabricación, y en el proceso de producción del polvo metálico, se debe usar gas inerte continuo o gas nitrógeno como fuente de gas comprimido, y el consumo de gas es grande, por lo que solo es adecuado para triturar y moler metales frágiles y aleaciones.

* Atomización

La atomización generalmente se lleva a cabo utilizando un gas a alta presión o un líquido a alta presión o una cuchilla que gira a alta velocidad para romper un metal o aleación fundido a alta temperatura y alta presión en gotas finas, y luego se condensa en un colector para obtener un polvo metálico ultrafino.

El método de atomización es uno de los principales métodos para producir polvo de metal y aleación, y no hay cambios químicos en este proceso. El método de atomización se aplica generalmente a la producción de polvos metálicos como Fe, Sn, Zn, Pb, Cu, etc., y también se puede utilizar para la producción de polvos de aleación como bronce, latón, acero al carbono y acero de aleación.

atomización

El polvo atomizado tiene las ventajas de alta esfericidad, tamaño de partícula de polvo controlable, bajo contenido de oxígeno, bajo costo de producción y adaptabilidad a la producción de varios polvos metálicos. Se ha convertido en la principal dirección de desarrollo de la tecnología de preparación de polvos de aleación especial y de alto rendimiento.

Sin embargo, el método de atomización tiene los defectos de baja eficiencia de producción, bajo rendimiento de polvo ultrafino y consumo de energía relativamente grande.

La microestructura del polvo de acero inoxidable impreso en 3D

Métodos de preparación de polvo metálico - 2. Método físico-químico

El método fisicoquímico se refiere a un método para producir un polvo ultrafino cambiando la composición química o el estado de agregación de la materia prima durante la preparación del polvo. De acuerdo con los diferentes principios químicos, se puede dividir en método de reducción, método de electrólisis y método de reemplazo químico.

* Reducción

La reducción es un método para reducir un óxido metálico o una sal metálica mediante el uso de un agente reductor en determinadas condiciones para obtener un polvo de metal o aleación y es uno de los más utilizados métodos de molienda en producción.

Los agentes reductores de uso común son agentes reductores de gas (como hidrógeno, amoníaco en descomposición, conversión de gas natural, etc.), agentes reductores de carbono sólidos (como carbón vegetal, coque, antracita , etc.) y agentes reductores de metales (como calcio, magnesio, sodio, etc.).

La deshidrogenación por hidrogenación con hidrógeno como medio de reacción es el método de preparación más representativo. Utiliza las características de fácil hidrogenación del metal de la materia prima, hidrogena el metal con hidrógeno a una cierta temperatura para formar un hidruro metálico y luego rompe mecánicamente el hidruro metálico obtenido en un polvo del tamaño de partícula deseado y luego rompe el metal. hidruro. El hidrógeno del polvo se eliminó al vacío para obtener el polvo metálico.

El método de reducción se aplica principalmente a la preparación de polvos metálicos (aleaciones) como el titanio , hierro, tungsteno , molibdeno , niobio y tungsteno-renio.

Por ejemplo, el titanio (polvo) comienza a reaccionar violentamente con el hidrógeno a cierta temperatura. Cuando el contenido de hidrógeno es superior al 2,3%, el hidruro se suelta y se pulveriza fácilmente en finas partículas de polvo de hidruro de titanio. El polvo de hidruro de titanio se descompone a una temperatura de aproximadamente 700 ° C y la mayor parte del hidrógeno disuelto en él se elimina para obtener el polvo de titanio.

Las ventajas del método de reducción son una operación simple, fácil control de los parámetros del proceso, alta eficiencia de producción, bajo costo y adecuado para la producción industrial. La desventaja es que solo es adecuado para materiales metálicos que son fáciles de reaccionar con el hidrógeno y se vuelven frágiles y se rompen fácilmente después de la absorción de hidrógeno.

* Electrólisis

Electrólisis es un método en el que se deposita polvo metálico en un cátodo fundiendo electrolíticamente una solución acuosa de una sal o una sal. La solución acuosa electrolítica puede producir polvos metálicos (aleaciones) como Cu, Ni, Fe, Ag, Sn y Fe-Ni, y la sal fundida electrolítica puede producir polvos metálicos como Zr, Ta, Ti y Nb.

La ventaja del método de electrólisis es que la pureza del polvo metálico preparado es relativamente alta, y la pureza del polvo elemental puede ser de hasta el 99,7% o más.

Además, el método de electrólisis puede controlar bien el tamaño de las partículas del polvo y se puede obtener el polvo ultrafino. Sin embargo, el polvo electrolítico consume una gran cantidad de electricidad y tiene un alto costo de molienda.

Dispositivo de preparación por electrólisis ultrasónica de polvo de hierro

* Hidroxilo

El método del hidroxilo se refiere a la síntesis de ciertos metales (hierro, níquel , etc.) y monóxido de carbono en compuestos de carbonilo metálico, que luego se descomponen térmicamente en polvos metálicos y monóxido de carbono. Industrialmente, el método del hidroxilo se utiliza principalmente para producir polvos finos y polvos ultrafinos de níquel y hierro, y polvos de aleación como Fe-Ni, Fe-Co y Ni-Co. El polvo obtenido por el método del hidroxilo es muy fino y de alta pureza, pero el costo también es elevado.

* Reemplazo químico

El método de reemplazo químico se basa en la actividad del metal, y el metal tiene una pequeña actividad que es desplazada de la solución de sal metálica por un metal altamente activo, y el metal obtenido por sustitución se procesa y refina adicionalmente por otros métodos. Este método se aplica principalmente a la preparación de polvos metálicos inactivos como Cu, Ag y Au.

Resumen

Gracias por leer nuestro artículo y esperamos que pueda ayudarlo a comprender mejor los métodos de preparación del polvo metálico . Si desea obtener más información sobre el polvo metálico, puede visitar Metales refractarios avanzados ( BRAZO ) para obtener más información.

Con sede en Lake Forest, California, EE. UU., ARM es uno de los principales fabricantes y proveedores de polvos metálicos en todo el mundo, que proporciona a las personas polvos metálicos refractarios de alta calidad, como polvo de tungsteno a un precio muy competitivo.