O que é metalurgia do pó?

O que é metalurgia do pó?

A metalurgia do pó é uma tecnologia de processo para a fabricação de materiais metálicos, compósitos e diversos tipos de produtos através da fabricação de pós metálicos ou utilizando pós metálicos (ou misturas de pós metálicos e pós não metálicos) como matéria-prima, conformação e sinterização. O método de metalurgia do pó é semelhante à produção de cerâmica, que pertence à tecnologia de sinterização do pó. Portanto, uma série de novas tecnologias de metalurgia do pó também podem ser utilizadas para a preparação de materiais cerâmicos. Devido às vantagens da tecnologia da metalurgia do pó, tornou-se a chave para resolver o problema de novos materiais e desempenha um papel decisivo no desenvolvimento de novos materiais.

A metalurgia do pó inclui a fabricação de pós e produtos. Entre eles, a pulverização é principalmente um processo metalúrgico, o que condiz com a palavra. Os produtos da metalurgia do pó muitas vezes estão muito além do escopo dos materiais e da metalurgia, e muitas vezes são tecnologias interdisciplinares (materiais e metalurgia, máquinas e mecânica, etc.). Em particular, a moderna impressão 3D de pó de metal integra engenharia mecânica, CAD, tecnologia de engenharia reversa, tecnologia de fabricação em camadas, tecnologia de controle numérico, ciência de materiais e tecnologia a laser, tornando a tecnologia de produtos de metalurgia do pó uma tecnologia moderna e abrangente em mais disciplinas.

Zhongwei Produção de precisão de peças de moldagem por injeção de metalurgia do pó

Definir anúncios

A metalurgia do pó é uma tecnologia industrial para produzir materiais metálicos, materiais compósitos e vários tipos de produtos, fazendo pós metálicos ou utilizando pós metálicos (ou misturas de pós metálicos e pós não metálicos) como matérias-primas, conformação e sinterização. A tecnologia da metalurgia do pó tem sido amplamente utilizada em transporte, maquinário, eletrônica, aeroespacial, armas, biologia, novas energias, informação e indústria nuclear, e se tornou um dos ramos mais dinâmicos da ciência de novos materiais. A tecnologia de metalurgia do pó tem uma série de vantagens, como economia significativa de energia, economia de material, excelente desempenho, alta precisão do produto e boa estabilidade, e é muito adequada para produção em massa. Além disso, alguns materiais e peças complexas que não podem ser preparados pelos métodos tradicionais de fundição e usinagem também podem ser fabricados pela tecnologia da metalurgia do pó, que tem atraído muita atenção na indústria.

O vastometalurgia do póindústria de produtos inclui ferramentas de pedra de ferro, ligas duras, materiais magnéticos e produtos de metalurgia do pó. O sentido estrito da indústria de produtos de metalurgia do pó refere-se apenas a produtos de metalurgia do pó, incluindo peças de metalurgia do pó (representando a grande maioria), rolamentos de óleo e produtos de moldagem por injeção de metal.

Transmissão do recurso

A metalurgia do pó possui composição química e propriedades mecânicas e físicas únicas, que não podem ser obtidas pelos métodos tradicionais de fusão e fundição. A tecnologia da metalurgia do pó pode ser usada para produzir diretamente materiais e produtos porosos, semi-densos ou totalmente densos, como rolamentos de óleo, engrenagens, cames, guias, ferramentas, etc. É um tipo de tecnologia de corte com pouca ou nenhuma.

(1) A tecnologia de metalurgia do pó pode minimizar a segregação da composição da liga e eliminar a estrutura de fundição grosseira e irregular. Desempenha um papel importante na preparação de materiais magnéticos permanentes de terras raras de alto desempenho, materiais de armazenamento de hidrogênio de terras raras, materiais luminescentes de terras raras, catalisadores de terras raras, materiais supercondutores de alta temperatura, novos materiais metálicos (como ligas de Al Li, alumínio resistente ao calor ligas, superligas, aços inoxidáveis ​​resistentes à corrosão em pó, aços rápidos em pó, materiais estruturais compostos intermetálicos de alta temperatura, etc.).

(2) Uma série de materiais fora de equilíbrio de alto desempenho, como solução sólida amorfo, microcristalina, quasicristalina, nanocristalina e supersaturada, pode ser preparada. Esses materiais possuem excelentes propriedades elétricas, magnéticas, ópticas e mecânicas.

(3) Ele pode facilmente realizar vários tipos de compósitos e dar total jogo às respectivas características de cada material componente. É uma tecnologia de baixo custo para produzir matrizes metálicas e compósitos cerâmicos de alto desempenho.

(4) Pode produzir materiais e produtos com estruturas e propriedades especiais que não podem ser produzidas por métodos comuns de fundição, como novos materiais biológicos porosos, materiais de membrana de separação porosa, abrasivos cerâmicos estruturais de alto desempenho e materiais cerâmicos funcionais.

(5) Pode realizar formação próxima da rede e produção automática de lotes, reduzindo assim efetivamente o consumo de recursos e energia da produção.

(6) Pode fazer pleno uso de minério, rejeitos, lodo de fabricação de aço, escala de laminação de aço e reciclagem de resíduos metálicos como matérias-primas. É uma nova tecnologia que pode efetivamente regenerar e utilizar materiais de forma abrangente.

Muitas de nossas ferramentas de usinagem e abrasivos de hardware comuns são feitos pela tecnologia da metalurgia do pó.

Transmissão do método de preparação

(1) Produzir pó. O processo de produção do pó inclui as etapas de preparação do pó, mistura do pó, etc. Para melhorar a conformabilidade e plasticidade do pó, geralmente são adicionados plastificantes como óleo de motor, borracha ou parafina.

(2) Moldagem por prensagem. O pó é prensado na forma desejada sob a pressão de 15-600MPa.

(3) Sinterização. Deve ser conduzido em forno de alta temperatura ou forno a vácuo com atmosfera protetora. A sinterização é diferente da fusão do metal. Pelo menos um elemento ainda está em estado sólido durante a sinterização. Durante a sinterização, as partículas de pó tornam-se produtos metalúrgicos com certa porosidade através de uma série de processos físicos e químicos como difusão, recristalização, soldagem por fusão, combinação, dissolução, etc.

(4) Pós-processamento. Geralmente, as peças sinterizadas podem ser usadas diretamente. Mas para algumas peças com alta precisão dimensional, alta dureza e resistência ao desgaste, o tratamento pós-sinterização também é necessário. O pós-tratamento inclui prensagem fina, laminação, extrusão, têmpera, têmpera de superfície, imersão em óleo e infiltração.

Modo de preparo do pó

A preparação do pó é a primeira etapa da metalurgia do pó. Com o aumento contínuo de materiais e produtos de metalurgia do pó e a melhoria contínua de sua qualidade, é necessário fornecer cada vez mais tipos de pós. Por exemplo, da gama de materiais, são utilizados não apenas pó metálico, mas também pó de liga e pó composto de metal; Do ponto de vista da forma do pó, é necessário usar pós de várias formas. Por exemplo, quando um filtro é gerado, é necessário formar um pó; Da perspectiva do tamanho de partícula do pó, é necessário que o pó com vários tamanhos de partícula tenha um tamanho de partícula grosseiro de 500~1.000 mícrons e um tamanho de partícula ultrafino de menos de 0,5 mícron.

Para atender aos vários requisitos de pó, existem também vários métodos para a produção de pó. Esses métodos nada mais são do que transformar metal, liga ou composto metálico em pó no estado sólido, líquido ou gasoso. Vários métodos para preparar pós e pós preparados por vários métodos.

Os métodos para converter metais e ligas ou compostos metálicos em pós em estado sólido incluem:

(1) Método de esmagamento mecânico e método de corrosão eletroquímica são usados ​​para preparar pó de metal e liga de metal sólido e liga:

(2) Método de redução para preparar pós metálicos e de ligas a partir de óxidos e sais metálicos sólidos Método químico de redução para preparar pós de compostos metálicos a partir de pós metálicos e de ligas, óxidos metálicos e pós não metálicos

O método para converter metal e liga ou composto metálico em pó no estado líquido inclui:

(1) Preparação de pó de liga de metal líquido e liga por atomização

(2) Existem métodos de deslocamento e métodos de redução de hidrogênio em solução para preparar liga metálica e pó revestido a partir de substituição e redução de solução de sal metálico; O método de preparação de pó de metal por precipitação de sal de metal fundido inclui método de envelhecimento de sal fundido; O método de banho de metal é usado para separar o pó composto de metal do banho de metal auxiliar.

(3) Um método de eletrólise em solução aquosa para preparar pó de metal e liga por eletrólise a partir de solução de sal metálico; O método de eletrólise de sal fundido é usado para preparar pó de metal e composto de metal a partir da eletrólise de sal de metal fundido.

Método para converter metal ou composto metálico em pó no estado gasoso:

(1) O método de condensação a vapor é usado para produzir pó metálico a partir da condensação de vapor metálico;

(2) Dissociação térmica de materiais à base de carbono de materiais gasosos à base de carbono metálico para produzir metais, ligas e pós revestidos

(3) O método de redução de hidrogênio gasoso para a preparação de metal, pó de liga e metal, revestimento de liga de haleto metálico gasoso; O método de deposição de vapor químico é usado para preparar pó composto de metal e revestimento a partir de deposição gasosa de haleto metálico.

No entanto, a partir da essência do processo, os métodos de pulverização existentes podem ser geralmente resumidos em duas categorias, a saber, método mecânico e método físico-químico. O método mecânico é um processo tecnológico de britagem mecânica de matérias-primas, enquanto a composição química é basicamente inalterada; O método físico-químico é um processo para obter pó alterando a composição química ou o estado de agregação das matérias-primas com a ajuda de efeitos químicos ou físicos. Muitos métodos de produção de pó são em escala industrial, e alguns dos métodos mais utilizados, como o método de redução de Hans, o método de atomização e o método de eletrólise, como o método de deposição de vapor e o método de deposição de líquido, também são importantes em aplicações especiais. [1]

Os processos básicos do processo de metalurgia do pó são:

1. Preparação de pó de matéria-prima. Os métodos de pulverização existentes podem ser divididos em duas categorias: método mecânico e método físico-químico. O método mecânico pode ser dividido em: pulverização mecânica e atomização; O método físico-químico pode ser dividido em método de corrosão eletroquímica, método de redução, método químico, método químico de redução, método de deposição de vapor, método de deposição líquida e método de eletrólise. Entre eles, o método de redução, o método de atomização e o método de eletrólise são os mais utilizados.

2. O pó é formado em um tarugo com a forma desejada. O objetivo da conformação é fazer uma certa forma e tamanho do compacto, e fazê-lo ter uma certa densidade e resistência. Os métodos de conformação são basicamente divididos em conformação sob pressão e não conformação sob pressão. A moldagem por compressão é a mais utilizada na moldagem por pressão. Além disso, a tecnologia de impressão 3D pode ser usada para fazer o bloco de embrião.

3. Sinterização de tarugos. A sinterização é um processo chave na metalurgia do pó. Os compactos formados podem obter as propriedades físicas e mecânicas finais desejadas através da sinterização. A sinterização pode ser dividida em sinterização de sistema unitário e sinterização de sistema multielementar. Para a sinterização em estado sólido de sistema único e sistema multicomponente, a temperatura de sinterização é inferior ao ponto de fusão dos metais e ligas utilizados; Para a sinterização em fase líquida de sistemas multicomponentes, a temperatura de sinterização é geralmente inferior ao ponto de fusão dos componentes refratários, mas superior ao ponto de fusão dos componentes fusíveis. Além da sinterização comum, também existem processos especiais de sinterização, como sinterização solta, lixiviação por fusão, prensagem a quente, etc.

4. Pós-processamento de produtos. O tratamento após a sinterização pode adotar vários métodos de acordo com os diferentes requisitos do produto. Tais como acabamento, imersão em óleo, usinagem, tratamento térmico e galvanoplastia. Além disso, nos últimos anos, alguns novos processos, como laminação e forjamento, também foram aplicados ao processamento de materiais P/M sinterizados e obtiveram resultados satisfatórios.

Propriedade do pó

Um termo geral para todas as propriedades de um pó. Inclui: propriedades geométricas do pó (tamanho da partícula, área superficial específica, tamanho e forma dos poros, etc.); Propriedades químicas do pó (composição química, pureza, teor de oxigênio, substâncias insolúveis em ácido, etc.); Propriedades mecânicas do pó (densidade solta, fluidez, conformabilidade, compressibilidade, ângulo de empilhamento, ângulo de cisalhamento, etc.); Propriedades físicas e características de superfície do pó (densidade real, brilho, absorção de ondas, atividade de superfície, ze por cento 26mdash; ta (por cento 26ccedil;) Potencial, magnetismo, etc.). As propriedades do pó geralmente determinam as propriedades dos produtos de metalurgia do pó em grande parte.

As propriedades geométricas mais básicas são o tamanho das partículas e a forma do pó.

(1) Tamanho do grão. Afeta o processamento e formação do pó, o encolhimento durante a sinterização e o desempenho final do produto. O desempenho de alguns produtos da metalurgia do pó está quase diretamente relacionado ao tamanho das partículas. Por exemplo, a precisão de filtragem de materiais de filtro pode ser obtida empiricamente dividindo o tamanho médio de partícula das partículas de pó originais por 10; As propriedades dos produtos de metal duro estão intimamente relacionadas com o tamanho de grão da fase wc. O tamanho de partícula do pó usado na prática de produção varia de centenas de nanômetros a centenas de mícrons. Quanto menor o tamanho da partícula, maior a atividade e mais fácil a superfície oxidar e absorver água. Quando é tão pequeno quanto centenas de nanômetros, o armazenamento e o transporte do pó não são fáceis. E quando é pequeno até certo ponto, o efeito quântico começa a funcionar e suas propriedades físicas mudam muito. Por exemplo, o pó ferromagnético se tornará um pó superparamagnético e o ponto de fusão também diminuirá com a diminuição do tamanho da partícula.

(2) A forma de partícula do pó. Depende do método de pulverização, como o pó obtido por eletrólise, e as partículas são dendríticas; As partículas de pó de ferro obtidas pelo método de redução são flocos de esponja; O pó esférico é obtido basicamente por atomização a gás. Além disso, alguns pós são em forma de ovo, em forma de disco, em forma de agulha, em forma de cebola, etc. A forma das partículas de pó afetará a fluidez e a densidade do pó. Devido ao engate mecânico entre as partículas, os compactos de pó irregular também são fortes, principalmente o pó dendrítico, que possui a maior resistência aos compactos. Mas para materiais porosos, o pó esférico é o melhor.

Propriedades mecânicas As propriedades mecânicas dos pós são as propriedades tecnológicas dos pós, que são parâmetros tecnológicos importantes no processo de conformação da metalurgia do pó. A densidade de embalagem solta do pó é a base para o método de pesagem por volume durante a compactação; A fluidez do pó determina a velocidade de enchimento do pó na matriz e a capacidade de produção da prensa; A compressibilidade do pó determina a dificuldade do processo de prensagem e a pressão aplicada; A formabilidade do pó determina a resistência do tarugo.

As propriedades químicas dependem principalmente da pureza química das matérias-primas e do método de pulverização. O teor mais alto de oxigênio reduzirá a compactabilidade, a resistência compacta e as propriedades mecânicas dos produtos sinterizados. Portanto, a maioria das condições técnicas da metalurgia do pó têm certas disposições sobre isso. Por exemplo, o teor de oxigênio permitido do pó é 0,2 por cento ~ 1,5 por cento , que é equivalente ao teor de óxido de 1 por cento ~ 10 por cento .