100–400 võrgusilma metallpulbri veepihusti

Vaakumõhuga pihustamisega valmistatud pulbri eelised on kõrge puhtusaste, madal hapnikusisaldus ja peen pulbriosakeste suurus. Pärast aastaid kestnud pidevat innovatsiooni ja täiustamist on vaakumõhuga pihustamisega pulbritehnoloogia arenenud peamiseks meetodiks suure jõudlusega metalli- ja sulampulbrite tootmiseks ning on saanud juhtivaks teguriks uute materjalide uurimise ja uute tehnoloogiate arendamise toetamisel ja edendamisel. Toimetaja tutvustas vaakumõhuga pihustamisega valmistatud pulbri põhimõtet, protsessi ja jahvatusseadmeid ning analüüsis vaakumõhuga pihustamisega valmistatud pulbri tüüpe ja kasutusviise.

Pihustamismeetod on pulbri valmistamise meetod, mille puhul kiiresti liikuv vedelik (pihustuskeskkond) lööb metalli või sulami vedelikku kokku või purustab selle muul viisil peenikesteks tilkadeks, mis seejärel kondenseeritakse tahkeks pulbriks. Pihustatud pulbriosakestel on mitte ainult täpselt sama homogeenne keemiline koostis kui antud sulamil, vaid kiire tahkumise tõttu peenestub ka kristalliline struktuur ja kõrvaldatakse teise faasi makrosegregatsioon. Tavaliselt kasutatav pihustuskeskkond on vesi või ultraheli, mida nimetatakse vastavalt vee pihustamiseks ja gaasi pihustamiseks. Vee pihustamisel valmistatud metallipulbrid on suure saagikusega ja ökonoomse saagikusega ning jahutuskiirus on kiire, kuid pulbritel on kõrge hapnikusisaldus ja ebakorrapärane morfoloogia, tavaliselt helbed. Ultraheli pihustustehnoloogia abil valmistatud pulbril on väike osakeste suurus, kõrge sfäärilisus ja madal hapnikusisaldus ning sellest on saanud peamine meetod suure jõudlusega sfääriliste metalli- ja sulamipulbrite tootmiseks.

Vaakumsulatuse kõrgsurvegaasi pihustustehnoloogia ühendab kõrgvaakumtehnoloogia, kõrgtemperatuurse sulatuse tehnoloogia, kõrgsurve- ja kiire gaasitehnoloogia ning on toodetud pulbermetallurgia arendamise vajaduste rahuldamiseks, eriti aktiivseid elemente sisaldavate pulbriliste kvaliteetsete sulamite tootmiseks. Ultraheli/gaasi pihustustehnoloogia on uus kiire tahkestamise tehnoloogia. Tänu kiirele jahutuskiirusele on pulbril peeneteraline tera, ühtlane koostis ja hea tahke lahustuvus.

Lisaks ülaltoodud eelistele on vaakumsulatamise kõrgsurvegaasi pihustamisega saadud metallipulbril järgmised kolm omadust: puhas pulber, madal hapnikusisaldus; peenpulbri kõrge saagis; kõrge sfäärilisus. Sellest pulbrist valmistatud struktuuri- või funktsionaalsetel materjalidel on tavapäraste materjalide ees palju eeliseid füüsikaliste ja keemiliste omaduste osas. Välja töötatud pulbrite hulka kuuluvad supersulamipulber, termiliselt pihustatud sulamipulber, vasesulamipulber ja roostevaba terasepulber.

1 Vaakumõhu pihustuspulbri jahvatusprotsess ja seadmed

1.1 Vaakumõhu pihustuspulbri jahvatusprotsess

Vaakumõhuga pihustusmeetod on uut tüüpi protsess, mis on viimastel aastatel metallipulbri tootmistööstuses välja töötatud. Selle eelisteks on materjalide raske oksüdeerumine, metallipulbri kiire karastamine ja kõrge automatiseerituse aste. Spetsiifiline protsess seisneb selles, et pärast sulami (metalli) sulatamist ja rafineerimist induktsioonahjus valatakse sulametalli vedelik soojusisolatsioonikihti, juhitakse torusse ja düüsi ning sulatatud vool pihustatakse kõrgsurvegaasivoolu abil. Pihustatud metallipulber tahkestub ja settib pihustustornis ning langeb pulbri kogumispaaki.

Pihustusseadmed, ultraheli pihustamine ja metalli vedeliku vool on gaasi pihustamise protsessi kolm põhiaspekti. Pihustusseadmetes kiirendab sissepritsetud pihustav ultraheli ja interakteerub sissepritsetud metalli vedeliku vooluga, moodustades vooluvälja. Selles vooluväljas sula metalli vool puruneb, jahutatakse ja tahkestub, saades seeläbi teatud omadustega pulbri. Pihustusseadmete parameetrite hulka kuuluvad düüsi struktuur, kateetri struktuur, kateetri asend jne, pihustusgaas ja selle protsessiparameetrid hõlmavad ultraheli omadusi, õhu sisselaskerõhku, õhu kiirust jne ning metalli vedeliku vool ja selle protsessiparameetrid hõlmavad metalli vedeliku voolu omadusi, ülekuumenemist, vedeliku voolu läbimõõtu jne. Ultraheli pihustamise eesmärk on reguleerida pulbri osakeste suurust, osakeste suurusjaotust ja mikrostruktuuri, reguleerides erinevaid parameetreid ja nende koordineerimist.

1.2 Vaakumõhu pihustusseadmed

Praegune vaakumpihustusseadmete valik koosneb peamiselt välismaistest ja kodumaistest seadmetest. Välismaal toodetud seadmetel on kõrge stabiilsus ja kõrge juhtimistäpsus, kuid seadmete maksumus on kõrge ning hooldus- ja remondikulud on suured. Kodumaiste seadmete maksumus on madal, hoolduskulud on madalad ja hooldus mugav. Kodumaised seadmete tootjad ei valda aga üldiselt pihustite ja pihustamisprotsesside põhitehnoloogiaid. Praegu hoiavad asjaomased välismaised uurimisinstituudid ja tootmisettevõtted tehnoloogiat rangelt konfidentsiaalsena ning spetsiifilisi ja tööstuslikke protsessiparameetreid ei ole võimalik asjakohasest kirjandusest ja patentidest hankida. See muudab kvaliteetse pulbri saagise liiga madalaks, et see oleks ökonoomne, mis on ka peamine põhjus, miks meie riik ei ole suutnud tööstuslikult toota kvaliteetset pulbrit, kuigi aerosoolpulbri tootmis- ja teadusuuringute üksusi on palju.

Ultraheli pihustusseadme struktuur koosneb järgmistest osadest: keskmise sagedusega induktsioonsulatusahi, hoideahi, pihustussüsteem, pihustuspaak, tolmu kogumise süsteem, ultraheli toitesüsteem, veejahutussüsteem, juhtimissüsteem jne.

Praegu keskenduvad mitmesugused aerosoolimise uuringud peamiselt kahele aspektile. Ühelt poolt uuritakse düüsi struktuuri parameetreid ja joavoolu omadusi. Eesmärk on saada seos õhuvooluvälja ja düüsi struktuuri vahel, nii et ultraheli saavutaks düüsi väljundis kiiruse väikese ultraheli voolukiirusega, ning see annaks teoreetilise aluse düüsi projekteerimiseks ja töötlemiseks. Teisest küljest uuriti pihustamisprotsessi parameetrite ja pulbri omaduste vahelist seost. Selle eesmärk on uurida pihustamisprotsessi parameetrite mõju pulbri omadustele ja pihustamise efektiivsusele düüsipõhiselt, et optimeerida ja suunata pulbri tootmist. Lühidalt öeldes, peene pulbri tootlikkuse parandamine ja gaasitarbimise vähendamine juhivad ultraheli pihustustehnoloogia arengusuunda.

1.2.1 Erinevat tüüpi ultraheli pihustid

Pihustav gaas suurendab düüsi läbivat kiirust ja energiat, purustades seeläbi tõhusalt vedela metalli ja valmistades ette nõuetele vastava pulbri. Düüs kontrollib pihustatud keskkonna voolu ja voolumustrit ning mängib olulist rolli pihustamise efektiivsuse tasemel ja pihustamisprotsessi stabiilsuses ning on ultraheli pihustamise võtmetehnoloogia. Varases gaasipihustamise protsessis kasutati üldiselt vabalangemisega düüsi struktuuri. See düüs on lihtsa konstruktsiooniga, seda ei ole kerge blokeerida ja juhtimisprotsess on suhteliselt lihtne, kuid selle pihustamise efektiivsus ei ole kõrge ja see sobib ainult 50–300 μm osakeste suurusega pulbri tootmiseks. Pihustamise efektiivsuse parandamiseks töötati hiljem välja piiravad düüsid või tihedalt ühendatud pihustusdüüsid. Tihedad või piiravad düüsid lühendavad gaasi lennudistantsi ja vähendavad gaasivoolu protsessis kineetilise energia kadu, suurendades seeläbi metalliga interakteeruva gaasivoolu kiirust ja tihedust ning suurendades peene pulbri saagist.

1.2.1.1 Ümberringikujulise pilu otsik

Kõrgsurve ultraheli siseneb düüsi tangentsiaalselt. Seejärel väljub see suurel kiirusel, moodustades keerise.