Metallzerstäubung ist ein Verfahren, bei dem Metall durch Zerstäubung aus seiner Schüttgutform in feines Metallpulver umgewandelt wird. Es wird häufig bei der Herstellung von Metallpulvern für verschiedene Anwendungen in unterschiedlichen Branchen eingesetzt. Dieser Artikel bietet einen umfassenden Leitfaden zur Metallzerstäubung, der die wichtigsten Aspekte im Detail behandelt.
Überblick über die Metallzerstäubung
Bei der Metallzerstäubung wird geschmolzenes Metall mit Hilfe eines Hochgeschwindigkeitsgas- oder Flüssigkeitsstroms in feine Tröpfchen zerlegt. Da die Tröpfchen im Flug schnell erstarren, entstehen feine kugelförmige Metallpulver.
Wichtige Details:
- Zur Herstellung von feinen kugelförmigen Metallpulvern aus Metallen wie Aluminium, Kupfer, Eisen, Nickel usw.
- Einteilung in Gaszerstäubung, Wasserzerstäubung und Zentrifugalzerstäubung auf der Grundlage der Methode
- Pulver mit einer Größe von 10 bis 250 Mikrometern und enger Verteilung
- Erzielt eine schnelle Verfestigung von Tröpfchen, was zu feinkörnigen Pulvern führt
- Hauptsächlich in der Metallpulvermetallurgie und zur Herstellung von Metallpulverkomponenten verwendet
Zerstäubungsmethoden
| Methode | Einzelheiten |
|---|---|
| Gaszerstäubung | Zertrümmerung des geschmolzenen Metallstroms durch Hochdruck-Inertgasdüsen |
| Wasserzerstäubung | Verwendet Wasserstrahlen zur Zertrümmerung des Metallstroms |
| Zentrifugalzerstäubung | Geschmolzenes Metall wird auf eine sich drehende Scheibe gegossen und von den Kanten weggeschleudert |
Metallpulver-Anwendungen
| Anmeldung | Einzelheiten |
|---|---|
| Pulvermetallurgie | Pressen und Sintern von Pulverpresslingen zur Herstellung von PM-Teilen |
| Additive Fertigung von Metall | Verwendung von zerstäubten Pulvern als Ausgangsmaterial für AM-Prozesse wie DED, PBF |
| Metall-Spritzgießen | Pulver mit Bindemittel mischen, in Formen spritzen und entbindern/sintern |
| Thermische Spritzschichten | Aufsprühen von zerstäubten Pulvern auf Oberflächen mittels Plasma/Verbrennungsspray |
| Hartlöten | Verwendung von zerstäubten Pulverzwischenlagen für Hochtemperaturlötverfahren |
| Schweißen | Zerstäubte Metallpulver, die als Zusatzwerkstoff bei Schweißverfahren verwendet werden |
Spezifikationen für die Metallzerstäubung
| Parameter | Typischer Bereich |
|---|---|
| Größe des Pulvers | 10 bis 250 Mikrometer |
| Größenverteilung | Enge, kugelförmige Morphologie |
| Reinheit | Bis zu 99,9% |
| Scheinbare Dichte | Etwa 40-50% der tatsächlichen Dichte |
| Oxidgehalt | <1%, niedriger bei Inertgasverdüsung |
| Produktionsrate | 10 - 100 kg/Stunde |
Metallzerstäubungsanlagen
Zu den wichtigsten Geräten, die am Metallzerstäubungsprozess beteiligt sind, gehören:
Leitfaden für Metallzerstäubungsanlagen
| Ausrüstung | Zweck |
|---|---|
| Induktionsofen | Schmelzt metallisches Füllmaterial in den flüssigen Zustand |
| Schmelztiegel | Hält geschmolzenes Metall vor dem Einfüllen in den Zerstäuber |
| Tundish | Dient als Reservoir und erleichtert das Gießen von Metall |
| Zerstäubungsmechanismus | Zerlegung von geschmolzenem Metall in Tröpfchen mittels Gas-/Flüssigkeitsstrahl |
| Pulversammelsystem | Sammelt und trennt zerstäubtes Pulver von Transportgas/Flüssigkeit |
Zerstäuberarten und Merkmale
| Zerstäuber | Grundsatz | Eigenschaften |
|---|---|---|
| Gaszerstäuber | Hochdruck-Inertgasstrahl | Feineres Pulver, geringere Oxidation |
| Wasserzerstäuber | Hochgeschwindigkeits-Wasserstrahl | Höhere Produktionsrate, größere Partikel |
| Zentrifugalzerstäuber | Geschmolzenes Metall, das auf eine sich drehende Scheibe/Tasse gegossen wird | Kompakt, einfach zu bedienen |
Hilfsmittel
- Metallische Einsatzstoffe, Gase, Wasser
- Pumpen, Ventile, Düsen
- Temperaturkontrolle und -überwachung
- Bedienfeld, Instrumentierung
- Siebstation zur Klassifizierung
- Entstaubungs- und Gasreinigungssysteme
Konstruktionsstandards und Installationsanforderungen
- Erfüllt Normen wie ASTM B213 für Gaszerstäubung
- Maßgeschneidert für die Anforderungen der Produktion
- Erfordert Inertgasversorgung, Wasserversorgung, elektrische Anschlüsse
- Die Installationsfläche hängt von der Grundfläche der Düse ab
- Staubabsaugung, Abwassermanagement erforderlich
Lieferanten von Metallzerstäubern
Hauptlieferanten
| Anbieter | Standort | Produkte |
|---|---|---|
| PSI | Kanada | Gas-, Wasser- und Zentrifugalzerstäuber |
| ALD-Vakuumtechnologien | Deutschland | Gas- und Wasserzerstäuber |
| Sino Steel Thermo | China | Wasser- und Gaszerstäuber |
| VTI Vakuumtechnologien | UK | Hochwertige Gaszerstäuber |
Preisgestaltung
- Kleine Laboreinheiten beginnen bei etwa $100.000
- Zerstäuber für die industrielle Produktion reichen von $500.000 bis $2.000.000
- Größere, maßgeschneiderte Systeme können bis zu $4.000.000 kosten.
- Zusätzliche Kosten für Hilfsmittel, Installation, Verbrauchsmaterial
Wahl des Zerstäuberlieferanten
- Ansehen und Erfahrungsniveau
- Anpassungsmöglichkeiten und Größenauswahl
- Produktionskapazität und Vorlaufzeiten
- Budgetzwänge
- Standort- und Serviceunterstützung
- Anforderungen an die Pulverspezifikation
- Angebote für Hilfsmittel
Metallzerstäuber Betrieb
Typischer Zerstäubungsprozess
| Schritt | Tätigkeit |
|---|---|
| 1 | Beschickung des Induktionsofens mit dem zu zerstäubenden Metall |
| 2 | Metall vollständig schmelzen und auf Überhitzungstemperatur kommen lassen |
| 3 | Inertgasstrom in der Düse mit dem gewünschten Druck starten |
| 4 | Induktionsofen öffnen und geschmolzenes Metall in den Verteiler/Tiegel gießen |
| 5 | Metall in den Zerstäuber fließen lassen, damit es sich in Pulver auflöst |
| 6 | Das vom Gas mitgeführte Pulver wird in Zyklonabscheidern gesammelt. |
| 7 | Pulver sieben, um große Partikel und Feinanteile zu entfernen |
| 8 | Endgültiges Pulver nach dem Abkühlen in Behälter verpacken |
Kritische Prozessparameter
- Überhitzungstemperatur des Metalls
- Durchflussmenge des geschmolzenen Metalls in die Düse
- Durchflussmenge und Druck von Gas/Wasser
- Gießanordnung und Metallfüllmenge
- Düsendesign und -geometrie
- Vorgehen beim Sammeln und Sieben
Aspekte der Instandhaltung
- Regelmäßig verschlissene Düsen, Ventile und Auskleidungen inspizieren und ersetzen
- Prüfen Sie Gasleitungen und Wasserdüsen auf Verstopfungen, die den Durchfluss beeinträchtigen.
- Antrieb und Lager der Zentrifugalzerstäuber überwachen
- Saubere Pulverablagerung in Rohren und Behältern
- Wartung des Induktionsofens, der Temperatursensoren usw.
Vorteile und Beschränkungen
Nutzen und Vorteile
- Produziert feine, kugelförmige Pulver, ideal für AM, MIM usw.
- Erzielt hohe Pulverproduktionsraten
- Konsistente und enge Partikelgrößenverteilung
- Gute Reinheit durch Inertgaszerstäubung
- Flexibler Größenbereich von 10 μm bis 300 μm
- Skalierbares Verfahren für die Produktion von Tonnagen
Nachteile und Beschränkungen
- Wasserverdüstes Pulver kann stark oxidiert werden
- Zentrifugalzerstäuber haben eine Größenbeschränkung
- Die Kontrolle der Partikelgrößenverteilung kann schwierig sein
- Sehr feines Pulver wirft Sicherheitsfragen auf
- Hohe Kapitalinvestitionen für die Ausrüstung
- Prozess erfordert strenge Kontrollen und Optimierung
Wie man einen Metallzerstäuber auswählt
Wichtige Erwägungen für die Auswahl
- Art des zu zerstäubenden Metalls
- Gewünschte Pulvermenge, Größe und Form
- Erforderlicher Reinheitsgrad und Sauerstoffgehalt
- Budgetbeschränkungen und Expansionspläne
- Verfügbare Grundfläche und Höhe
- Fähigkeit der Hilfssysteme
- Erforderlicher Grad der Automatisierung und Kontrolle
- Service und Wartung nach dem Verkauf
- Einhaltung von Normen und Zertifizierungen
Die richtige Wahl treffen
- Auswählen von Lieferanten auf der Grundlage von Erfahrung, Fähigkeiten und Bewertungen
- Spezifizieren Sie die Anforderungen an das Pulver und holen Sie Designvorschläge ein
- Vergleich der Optionen hinsichtlich Kosten, Produktionsrate und Funktionen
- Bewertung der Qualität von Hilfsgeräten, Garantie
- Überprüfung der Produktions- und Lieferfristen der Lieferanten
- Validierung von Design, Installation und After-Sales-Support
- Wählen Sie eine modulare, anpassbare Düse für mehr Flexibilität
- Vorrang für Qualität und enge Verteilung vor niedrigen Kosten
- Auswahl eines Anbieters, der bereit ist, Systeme für spezifische Anforderungen mitzuentwickeln
FAQs
F: Was ist der typische Größenbereich von zerstäubtem Metallpulver?
A: Bei den meisten Zerstäubern liegt der Partikelgrößenbereich zwischen 10 und 250 Mikrometern. Gaszerstäuber können feineres Pulver bis zu 10 Mikron erzeugen, während Wasserzerstäuber gröberes Pulver über 100 Mikron herstellen.
F: Welche Metalle können in Pulverform zerstäubt werden?
A: Zu den üblicherweise zerstäubten Metallen gehören Aluminium, Kupfer, Eisen, Nickel, Kobalt, Titan, Tantal und Edelstahl. Sogar Legierungen und reaktive Metalle wie Magnesium können zerstäubt werden.
F: Wie kugelförmig sind die zerstäubten Pulver?
A: Zerstäubte Pulver haben eine hochgradig kugelförmige Morphologie, da die Tröpfchen im Flug schnell erstarren. Es werden Sphärizitätswerte von 0,9 bis 1 erreicht. Bei der Gaszerstäubung wird das Pulver kugelförmiger.
F: Wofür wird das zerstäubte Metallpulver hauptsächlich verwendet?
A: Die Hauptanwendung ist die Pulvermetallurgie zum Pressen und Sintern von Komponenten. Die feinen Pulver eignen sich auch ideal für die additive Fertigung von Metallen durch Pulverbettschmelzen oder gerichtete Energieabscheidung.
F: Wie wird die Pulvergrößenverteilung bei der Zerstäubung kontrolliert?
A: Das Düsendesign, die Durchflussmenge des geschmolzenen Metalls, der Gasdruck und die Zerstäubungskonfiguration bestimmen die Partikelgrößenverteilung. Mehrere Siebstufen nach der Zerstäubung helfen, die Verteilung einzugrenzen.
F: Erfordert die Metallzerstäubung besondere Fähigkeiten?
A: Obwohl es sich um einen automatisierten Prozess handelt, sind Kenntnisse in Bereichen wie Metallurgie, thermisches Spritzen und Pulverhandhabung erforderlich, um den Zerstäuber für eine qualitativ hochwertige Metallpulverproduktion zu optimieren und richtig zu steuern.
F: Wodurch wird die Produktionsrate einer Düse bestimmt?
A: Der Metalldurchsatz, der Gasdruck und die Zerstäuberkapazität bestimmen die Produktionsrate. Industrielle Zerstäuber können 100 kg/h Pulver herstellen, während Laborzerstäuber nur wenige kg/h produzieren können.
F: Wie kann ich die richtige Größe und den richtigen Typ der Düse bestimmen?
A: Die wichtigsten Faktoren sind die benötigte Pulvermenge, das Budget, die vorhandene Infrastruktur und die gewünschten Pulvereigenschaften. Diese helfen bei der Vorauswahl zwischen Gas-, Wasser- oder Zentrifugaltyp in der benötigten Kapazität.
F: Entstehen bei der Metallzerstäubung irgendwelche Nebenprodukte?
A: Es fallen nicht viele feste Abfälle an, aber eine Abgas-/Wasserbehandlung ist erforderlich. Eine Staubabsaugung in den Bereichen, in denen das Pulver gehandhabt wird, ist ebenfalls erforderlich. Die ordnungsgemäße Entsorgung gebrauchter Filter und Verbrauchsmaterialien ist erforderlich.
Schlussfolgerung
Die Metallzerstäubung ermöglicht die Umwandlung von losem Metall in feine, kugelförmige Pulver unter Verwendung von Gas, Wasser oder Zentrifugalkraft. Bei genauer Kontrolle der Prozessparameter können hochreine, maßgeschneiderte Pulver hergestellt werden, die sich ideal für AM eignen. Dieser Leitfaden fasst die Funktionsweise, Typen, Anwendungen, Anbieter und technischen Überlegungen für Metallzerstäubungssysteme zusammen. Die strukturierten Informationen ermöglichen einen einfachen Vergleich zwischen den verschiedenen Optionen, um einen geeigneten Zerstäuber auszuwählen.