Clasificación y principio básico de los métodos de preparación de polvo metálico MIM.

Clasificación y principio básico de los métodos de preparación de polvo metálico MIM.

Método de preparación de polvo metálico:

1.1 Método fisicoquímico:

1.1.1 Método de reducción:

La reducción de óxidos y sales metálicas es un método ampliamente utilizado para la preparación de polvos. El polvo de hierro y el polvo de tungsteno se pueden reducir con carbón sólido, y el tungsteno, molibdeno, hierro, cobre, cobalto, níquel y otros polvos se pueden preparar mediante descomposición de hidrógeno o amoníaco; El polvo de hierro se puede preparar a partir de gas natural convertido y gas de carbón, y el polvo de metales raros como tantalio, niobio, titanio, circonio, torio y uranio se puede preparar a partir de sodio, calcio y magnesio como agentes reductores. El principio básico del método de reducción de óxidos y sales metálicos es que la afinidad del agente reductor utilizado por el oxígeno es mayor que la del metal correspondiente en los óxidos y sales utilizados para el oxígeno, de modo que el oxígeno en los óxidos o sales metálicos puede ser capturado y el metal puede ser reducido. Debido a que diferentes elementos metálicos tienen diferentes efectos sobre el oxígeno, la estabilidad de la formación de óxido no es la misma. La estabilidad del óxido se puede caracterizar por el tamaño de △ G en el proceso de reacción de oxidación. Si el valor de △ G en el proceso de reacción es menor, significa que la estabilidad de su óxido es mayor, es decir, su afinidad por el oxígeno es mayor.

Sus ventajas son 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 aplicable a materiales metálicos que reaccionan fácilmente con el hidrógeno y se vuelven quebradizos y frágiles después de la absorción de hidrógeno.

1.1.2 Reducción térmica de metales y método de reducción:

La reducción térmica del metal consiste en que la materia prima reducida puede ser sal sólida, gaseosa o fundida. Los dos últimos tienen las características de reducción en fase gaseosa y precipitación en fase líquida. El método del agente reductor térmico metálico se usa comúnmente en la industria: reducción de TiO2, ThO2, UO2, etc. con calcio; Reducir TiCl4, ZrCl4, TaCl5, etc. con magnesio; Reducir TiCl4, ZrCl4, K2ZrF6, K2TaF7, etc. con sodio; El polvo de acero inoxidable al cromo-níquel se preparó por co-reducción de óxido de cromo y óxido de níquel con hidruro de calcio (CaH2).

El método de reducción se refiere a la reacción de óxidos de carbono, carburo de boro, silicio, nitrógeno y metales refractarios para obtener carburos y boruros. método de nitruro.

1.1.3 Método de electrólisis:

La electrólisis es un método para hacer que el polvo metálico se precipite en el cátodo mediante una sal fundida electrolítica o una solución acuosa de sal. Casi todos los polvos metálicos se pueden producir por electrólisis, especialmente polvo de cobre, polvo de plata y polvo de estaño. La pulverización electrolítica también se puede dividir en electrólisis de solución acuosa, electrólisis de electrolito orgánico, electrólisis de sal fundida y electrólisis de cátodo de metal líquido.

Las ventajas son que la pureza del polvo metálico preparado es alta y la pureza del polvo elemental general puede alcanzar más del 99,7 por ciento; Además, el método electrolítico puede controlar bien el tamaño de partícula del polvo y puede producir polvo fino. Sin embargo, el consumo de energía de la producción de polvo electrolítico es grande y el costo de producción de polvo es alto. La solución acuosa electrolítica puede producir polvos metálicos (aleaciones) como Cu, Ni, Fe, Ag, Sn, Fe-Ni, y la sal fundida electrolítica puede producir polvos metálicos como Zr, Ta, Ti, Nb.

1.1.4 Método del hidroxilo:

Algunos metales (hierro, níquel, etc.) y el monóxido de carbono se sintetizan en compuestos carbonílicos metálicos, que se descomponen en polvo metálico y monóxido de carbono al recalentarlos. El polvo así preparado es muy fino, de alta pureza, pero de alto costo. En la industria, se utiliza principalmente para producir polvos finos y ultrafinos de níquel y hierro, así como Fe-Ni, Fe-Co, Ni-Co y otras aleaciones en polvo.

1.1.5 Método de reemplazo químico:

El método de sustitución química se basa en la actividad del metal. El metal con actividad fuerte se usa para reemplazar el metal con menos actividad de la solución de sal metálica, y el metal (polvo de metal) obtenido del reemplazo se refina aún más por otros métodos. Este método se aplica principalmente a la preparación de polvos metálicos inactivos como Cu, Ag, Au, etc.

1.2 Método mecánico:

1.2.1 Método de atomización:

El método de atomización pertenece al método de pulverización mecánica. Es un método de trituración directa de metal líquido o aleación y polvo valioso. Es ampliamente utilizado y su escala solo es superada por el método de reducción. El método de atomización, también conocido como método de rociado, se puede usar para producir polvos metálicos como plomo, estaño, aluminio, cobre, níquel y hierro, y también se puede usar para producir polvos de aleación como bronce, latón, acero al carbono y aleaciones. acero.

El método de atomización generalmente usa gas a alta presión, líquido a alta presión o cuchillas giratorias de alta velocidad para romper el metal o la aleación fundida a alta temperatura y presión en pequeñas gotas, y luego se condensa en el colector para obtener un polvo de metal ultrafino. Este proceso no tiene cambios químicos. La atomización es uno de los principales métodos para producir polvo de metal y aleación. Hay muchos métodos de atomización, como la atomización de doble flujo, la atomización centrífuga, la atomización de varias etapas, la tecnología de atomización ultrasónica, la tecnología de atomización de acoplamiento estrecho, la atomización con gas a alta presión, la atomización de flujo laminar, la atomización ultrasónica de acoplamiento estrecho y la atomización con gas caliente.

El polvo atomizado tiene las ventajas de alta esfericidad, tamaño de partícula controlable, bajo contenido de oxígeno, bajo costo de producción y adaptabilidad a la producción de diversos polvos metálicos. Se ha convertido en la principal dirección de desarrollo de la tecnología de preparación de polvo de aleación especial y de alto rendimiento. Sin embargo, el método de atomización tiene las desventajas de una baja eficiencia de producción, un bajo rendimiento de polvo ultrafino y un consumo de energía relativamente grande.

1.2.2 Método de trituración mecánica:

La pulverización mecánica de metal sólido es un método de pulverización independiente, y el desarrollo de su mecanismo está estrechamente relacionado con el estado de deformación sólida y la formación y expansión de grietas en la pulverización. Al mismo tiempo, también es un proceso complementario indispensable para algunos métodos de molienda. Por ejemplo, depósitos de cátodos duros y quebradizos obtenidos por electrólisis de molienda, bloques de metal esponjoso obtenidos por reducción de molienda, etc. Por lo tanto, el método de trituración mecánica juega un papel importante en la producción de polvo.

Debido a las diferentes propiedades de los materiales y la finura de molienda requerida, los métodos de molienda también son diferentes. De acuerdo con las diferentes formas de aplicar la fuerza externa, la trituración del material generalmente se lleva a cabo por extrusión, impacto, molienda y división, y los principios de funcionamiento de varios equipos de trituración se basan principalmente en estos principios.

Entre ellos, el método de molienda de bolas se divide principalmente en el método de molienda de bolas rodantes y el método de molienda de bolas vibratorias. Este método utiliza el mecanismo por el cual las partículas de metal se rompen y refinan debido a la deformación a diferentes velocidades de deformación. Tiene las ventajas de baja selectividad para materiales, operación continua, alta eficiencia de producción, adecuado para molienda seca y húmeda, y puede usarse para la preparación de polvo de varios metales y aleaciones. La desventaja es que es difícil de clasificar en el proceso de preparación del polvo.

1.2.3 Método de molienda:

El método de molienda consiste en rociar gas comprimido en el área de molienda después de pasar por una boquilla especial, lo que hace que los materiales en el área de molienda choquen entre sí y se froten hasta convertirse en polvo; Después de la expansión del aire, el material subirá al área de clasificación y el clasificador de turbina separará el material con el tamaño de partícula requerido. El polvo grueso restante regresará al área de molienda y continuará moliendo hasta que se separe el tamaño de partícula requerido. Debido a que el método de molienda se produce por método seco, se omiten la deshidratación, el secado y otros procesos de los materiales; Su producto tiene alta pureza, alta actividad, buena dispersabilidad, tamaño de partícula fino y distribución estrecha y superficie de partícula suave. Es ampliamente utilizado en la molienda ultrafina de no metales, materias primas químicas, pigmentos, abrasivos, medicamentos para el cuidado de la salud y otras industrias. Sin embargo, el método de molienda también tiene las desventajas del alto costo de fabricación del equipo. En el proceso de producción de polvo metálico, se debe utilizar gas inerte continuo o nitrógeno como fuente de gas comprimido. El consumo de gas es grande y solo es adecuado para triturar y pulverizar metales y aleaciones frágiles.