Classificação e princípio básico dos métodos de preparação do pó metálico MIM

Classificação e princípio básico dos métodos de preparação do pó metálico MIM

Método de preparação de pó de metal:

1.1 Método físico-químico:

1.1.1 Método de redução:

A redução de óxidos e sais metálicos é um método amplamente utilizado para a preparação de pós. Pó de ferro e pó de tungstênio podem ser reduzidos por carbono sólido, e tungstênio, molibdênio, ferro, cobre, cobalto, níquel e outros pós podem ser preparados por decomposição de hidrogênio ou amônia; O pó de ferro pode ser preparado a partir de gás natural convertido e gás de carvão, e pó de metal raro, como tântalo, nióbio, titânio, zircônio, tório e urânio, pode ser preparado a partir de sódio, cálcio e magnésio como agentes redutores. O princípio básico do método de redução de óxidos e sais metálicos é que a afinidade do agente redutor usado para oxigênio é maior do que a do metal correspondente nos óxidos e sais usados ​​para oxigênio, de modo que o oxigênio nos óxidos ou sais metálicos pode ser capturado e o metal pode ser reduzido. Como diferentes elementos metálicos têm efeitos diferentes sobre o oxigênio, a estabilidade da formação de óxido não é a mesma. A estabilidade do óxido pode ser caracterizada pelo tamanho de △ G no processo de reação de oxidação. Se o valor de △ G no processo de reação for menor, significa que a estabilidade de seu óxido é maior, ou seja, sua afinidade pelo oxigênio é maior.

Suas vantagens são operação simples, fácil controle dos parâmetros do processo, alta eficiência de produção, baixo custo e adequado para produção industrial; A desvantagem é que só é aplicável a materiais metálicos que são fáceis de reagir com o hidrogênio e se tornam quebradiços e frágeis após a absorção do hidrogênio.

1.1.2 Redução térmica de metal e método de redução:

A redução térmica do metal é que a matéria-prima reduzida pode ser sólida, gasosa ou sal fundido. Os dois últimos têm as características de redução da fase gasosa e precipitação da fase líquida. O método do agente redutor térmico metálico é comumente usado na indústria: redução de TiO2, ThO2, UO2, etc. com cálcio; Reduzir TiCl4, ZrCl4, TaCl5, etc. com magnésio; Reduzir TiCl4, ZrCl4, K2ZrF6, K2TaF7, etc. com sódio; O pó de aço inoxidável de níquel cromo foi preparado pela co-redução de óxido de cromo e óxido de níquel com hidreto de cálcio (CaH2).

Método de redução refere-se à reação de carbono, carboneto de boro, silício, nitrogênio e óxidos de metais refratários para obter carbonetos e boretos. Método de nitreto.

1.1.3 Método de eletrólise:

A eletrólise é um método de fazer o pó de metal precipitar no cátodo por sal fundido eletrolítico ou solução aquosa de sal. Quase todos os pós metálicos podem ser produzidos por eletrólise, especialmente o pó de cobre, o pó de prata e o pó de estanho. A pulverização eletrolítica também pode ser dividida em eletrólise de solução aquosa, eletrólise de eletrólito orgânico, eletrólise de sal fundido e eletrólise de cátodo de metal líquido.

As vantagens são que a pureza do pó metálico preparado é alta e a pureza do pó elementar geral pode atingir mais de 99,7 por cento; Além disso, o método eletrolítico pode controlar bem o tamanho das partículas do pó e pode produzir pó fino. No entanto, o consumo de energia da produção de pó eletrolítico é grande e o custo da produção de pó é alto. A solução aquosa eletrolítica pode produzir pós de metal (liga) como Cu, Ni, Fe, Ag, Sn, Fe-Ni e o sal fundido eletrolítico pode produzir pós de metal como Zr, Ta, Ti, Nb.

1.1.4 Método de hidroxila:

Alguns metais (ferro, níquel, etc.) e monóxido de carbono são sintetizados em compostos carbonílicos metálicos, que são decompostos em pó metálico e monóxido de carbono por reaquecimento. O pó assim preparado é muito fino, de alta pureza, mas de alto custo. Na indústria, é usado principalmente para produzir pós finos e ultrafinos de níquel e ferro, bem como Fe-Ni, Fe-Co, Ni-Co e outros pós de liga.

1.1.5 Método de substituição química:

O método de substituição química é baseado na atividade do metal. O metal com forte atividade é usado para substituir o metal com menos atividade da solução de sal de metal, e o metal (pó de metal) obtido da substituição é posteriormente refinado por outros métodos. Este método é aplicado principalmente na preparação de pós de metais inativos, como Cu, Ag, Au, etc.

1.2 Método mecânico:

1.2.1 Método de atomização:

O método de atomização pertence ao método de pulverização mecânica. É um método de esmagamento direto de metal líquido ou liga e pó de valor. É amplamente utilizado e sua escala só perde para o método de redução. O método de atomização, também conhecido como método de spray, pode ser usado para produzir pós metálicos como chumbo, estanho, alumínio, cobre, níquel e ferro, e também pode ser usado para produzir pós de ligas como bronze, latão, aço carbono e ligas aço.

O método de atomização geralmente usa gás de alta pressão, líquido de alta pressão ou lâminas rotativas de alta velocidade para quebrar o metal ou liga derretida em alta temperatura e pressão em pequenas gotas e depois condensar no coletor para obter pó de metal ultrafino. Este processo não tem mudanças químicas. A atomização é um dos principais métodos de produção de pó de metal e liga. Existem muitos métodos de atomização, como atomização de fluxo duplo, atomização centrífuga, atomização de vários estágios, tecnologia de atomização ultrassônica, tecnologia de atomização de acoplamento apertado, atomização de gás de alta pressão, atomização de fluxo laminar, atomização de acoplamento ultrassônico e atomização de gás quente.

O pó atomizado tem as vantagens de alta esfericidade, tamanho de partícula controlável, baixo teor de oxigênio, baixo custo de produção e adaptabilidade à produção de vários pós metálicos. Tornou-se a principal direção de desenvolvimento da tecnologia de preparação de pó de liga especial e de alto desempenho. No entanto, o método de atomização tem as desvantagens de baixa eficiência de produção, baixo rendimento de pó ultrafino e consumo de energia relativamente grande.

1.2.2 Método de britagem mecânica:

A pulverização mecânica de metal sólido é um método de pulverização independente, e o desenvolvimento de seu mecanismo está intimamente relacionado ao estado de deformação do sólido e à formação e expansão de trincas na pulverização. Ao mesmo tempo, também é um processo complementar indispensável para alguns métodos de moagem. Por exemplo, depósitos de cátodos duros e quebradiços obtidos por eletrólise de moagem, blocos de metal esponjosos obtidos por redução de moagem, etc. Portanto, o método de trituração mecânica desempenha um papel importante na produção de pó.

Devido às diferentes propriedades dos materiais e à finura de moagem necessária, os métodos de moagem também são diferentes. De acordo com as diferentes formas de aplicação de força externa, a britagem de material é geralmente realizada por extrusão, impacto, moagem e divisão, e os princípios de funcionamento de vários equipamentos de britagem são baseados principalmente nesses princípios.

Entre eles, o método de moagem de esferas é dividido principalmente em método de esfera rolante e método de moagem de esferas vibratória. Este método utiliza o mecanismo em que as partículas de metal são quebradas e refinadas devido à deformação em diferentes taxas de deformação. Tem as vantagens de baixa seletividade para materiais, operação contínua, alta eficiência de produção, adequado para moagem a seco e úmido e pode ser usado para preparação de pó de vários metais e ligas. A desvantagem é que é difícil classificar no processo de preparação do pó.

1.2.3 Método de moagem:

O método de moagem é pulverizar gás comprimido na área de moagem depois de passar por um bocal especial, fazendo com que os materiais na área de moagem colidam uns com os outros e se transformem em pó; Após a expansão do ar, o material subirá para a área de classificação e o material com o tamanho de partícula necessário será separado pelo classificador da turbina. O pó grosso restante retornará à área de moagem e continuará a moagem até que o tamanho de partícula necessário seja separado. Porque o método de moagem é produzido pelo método seco, a desidratação, secagem e outros processos de materiais são omitidos; Seu produto tem alta pureza, alta atividade, boa dispersibilidade, tamanho de partícula fino e distribuição estreita e superfície de partícula lisa. É amplamente utilizado na moagem ultrafina de não-metais, matérias-primas químicas, pigmentos, abrasivos, medicamentos para a saúde e outras indústrias. No entanto, o método de moagem também tem as desvantagens de alto custo de fabricação do equipamento. No processo de produção de pó metálico, gás inerte contínuo ou nitrogênio deve ser usado como fonte de gás comprimido. O consumo de gás é grande e é adequado apenas para triturar e pulverizar metais e ligas frágeis.