Méthodes de préparation de la poudre métallique | Informations sur l'industrie

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Méthodes de préparation de la poudre métallique

Métallurgie des poudres est un procédé de préparation de poudres métalliques et d'utilisation de poudres métalliques (ou de mélanges métalliques et non métalliques) comme matières premières pour former des pièces et des produits par moulage et frittage. En tant que principale matière première de l'industrie, la poudre de métal est largement utilisée dans les domaines des machines, de la métallurgie, de l'industrie chimique et des matériaux aérospatiaux. La poudre de métal est la matière première de base de l'industrie de la métallurgie des poudres, et sa production et sa qualité déterminent le développement de l'industrie de la métallurgie des poudres. Dans cet article, nous examinerons de près les méthodes de préparation de la poudre métallique .

Méthodes de préparation de la poudre métallique

La poudre métallique est généralement un agrégat de particules métalliques de moins de 1 mm, et il n'y a pas de régulation uniforme de la division de l'intervalle granulométrique.

Les méthodes couramment utilisées sont les suivantes :particules entre 1000~50μm sont des poudres classiques ; 50~10μm est une poudre fine; 10~0,5μm est une poudre très fine; <0,5μm est une poudre ultrafine ; 0,1~100 nm est de la nanopoudre.

Chacune des particules de poudre peut être un cristal ou une pluralité de cristaux selon la taille des particules et la méthode de préparation.

Méthodes de préparation de la poudre métallique

À l'heure actuelle, il existe des dizaines de méthodes de production industrielle de poudres. Cependant, en termes d'analyse réelle du processus de production, il est principalement divisé en méthodes mécaniques et physico-chimiques, qui peuvent être obtenues à partir du raffinage direct de métaux solides, liquides et gazeux, et les composés métalliques dans différents états sont obtenus par réduction, pyrolyse et électrolyse.

Carbures, nitrures, borures et siliciures de métaux réfractaires peuvent généralement être obtenus directement par des méthodes de compoundage ou de réduction-combinaison. La forme, la structure et la taille des particules d'une même poudre varient souvent considérablement selon la méthode de préparation.

Méthodes de préparation de la poudre métallique

Méthodes de préparation de la poudre métallique –  1. Physique mécanique

La méthode mécanique est un moyen de traitement pour casser un métal en une poudre de la granulométrie souhaitée au moyen d'une force mécanique externe et de la composition chimique du matériau dans la préparation processus est sensiblement inchangé.

Les méthodes actuellement largement utilisées sont le broyage à billes et le broyage, qui présentent les avantages d'un processus simple et d'un rendement élevé, et peuvent préparer des poudres ultrafines de métaux et d'alliages à point de fusion élevé qui sont difficiles à obtenir par les méthodes conventionnelles.

* Fraisage à billes

La méthode de broyage à billes est principalement divisée en une méthode de broyage à billes et une méthode de broyage à billes par vibration, qui utilise un mécanisme dans lequel les particules métalliques sont tendues à différentes vitesses de déformation pour casser et affiner .

Cette méthode est principalement adaptée à la préparation de poudres telles que les alliages Sb, Cr, Mn et Fe-Cr. Il présente les avantages d'un fonctionnement continu, d'une efficacité de production élevée, convient au broyage à sec et au broyage humide, et peut être utilisé pour la préparation de poudre de divers métaux et alliages.

L'inconvénient est que la sélectivité envers le matériau n'est pas forte et qu'il est difficile à classer pendant le processus de préparation de la poudre.

Images MET des échantillons de poudre obtenus par broyage à billes pour 12h (a), 18h (b) et 24h (c) à 150r/min

* Meulage

La méthode de meulage consiste à pulvériser le gaz comprimé à travers la buse spéciale et à le pulvériser dans la zone de broyage, provoquant ainsi la collision des matériaux de la zone de broyage et leur frottement en poudre. Après l'expansion du flux d'air, le matériau monte dans la zone de classification, et le matériau de la taille des particules est trié par le classificateur à turbine, et la poudre grossière restante est renvoyée dans la zone de broyage pour continuer le broyage jusqu'à ce que la taille des particules requise soit séparée.

Méthode de meulage est largement utilisé dans la pulvérisation ultra-fine de matières premières chimiques non métalliques, de pigments, d'abrasifs, de médicaments de soins de santé et d'autres industries. Étant donné que le broyage est produit par la méthode à sec, le processus de déshydratation et de séchage du matériau est omis. Le produit a une pureté élevée, une activité élevée, une bonne dispersibilité, une granulométrie fine et une distribution étroite, et une surface lisse des particules.

Cependant, la méthode de meulage a un coût de fabrication élevé, et dans le processus de production de la poudre métallique, un gaz inerte continu ou de l'azote gazeux doit être utilisé comme source de gaz comprimé, et la consommation de gaz est importante, il ne convient donc que pour le concassage et le broyage de métaux cassants et alliages.

* Atomisation

L'atomisation est généralement effectuée en utilisant un gaz à haute pression ou un liquide à haute pression ou une lame tournant à grande vitesse pour casser un métal ou un alliage en fusion à haute température et haute pression en fines gouttelettes, puis en se condensant dans un collecteur pour obtenir une poudre métallique ultrafine.

La méthode d'atomisation est l'une des principales méthodes de production de poudre de métal et d'alliage, et il n'y a aucun changement chimique dans ce processus. La méthode d'atomisation est généralement appliqué à la production de poudres métalliques telles que Fe, Sn, Zn, Pb, Cu, etc., et peut également être utilisé pour la production de poudres d'alliages telles que le bronze, le laiton, l'acier au carbone et l'acier allié.

atomisation

La poudre atomisée présente les avantages d'une sphéricité élevée, d'une taille de particule de poudre contrôlable, d'une faible teneur en oxygène, d'un faible coût de production et d'une adaptabilité à la production de diverses poudres métalliques. Il est devenu la principale direction de développement de la technologie de préparation de poudre d'alliage haute performance et spéciale.

Cependant, la méthode d'atomisation a les défauts d'une faible efficacité de production, d'un faible rendement en poudre ultrafine et d'une consommation d'énergie relativement importante.

La microstructure de la poudre d'acier inoxydable imprimée en 3D

Méthodes de préparation de la poudre métallique –  2. Méthode physico-chimique

La méthode physico-chimique fait référence à une méthode de production d'une poudre ultrafine en modifiant la composition chimique ou l'état d'agrégation de la matière première lors de la préparation de la poudre. Selon les différents principes chimiques, il peut être divisé en méthode de réduction, méthode d'électrolyse et méthode de remplacement chimique.

* Réduction

La réduction est une méthode de réduction d'un oxyde métallique ou d'un sel métallique en utilisant un agent réducteur dans certaines conditions pour obtenir une poudre de métal ou d'alliage et est l'une des plus largement utilisées méthodes de fraisage en production.

Les agents réducteurs couramment utilisés sont les agents réducteurs de gaz (tels que l'hydrogène, la décomposition de l'ammoniac, la conversion du gaz naturel, etc.), les agents réducteurs de carbone solides (tels que le charbon de bois, le coke, l'anthracite , etc.) et des agents réducteurs de métaux (tels que le calcium, le magnésium, le sodium, etc.).

Hydrogénation La déshydrogénation avec de l'hydrogène comme milieu réactionnel est la méthode de préparation la plus représentative. Il utilise les caractéristiques d'hydrogénation facile du métal de la matière première, hydrogéne le métal avec de l'hydrogène à une certaine température pour former un hydrure métallique, puis brise mécaniquement l'hydrure métallique obtenu en une poudre de la granulométrie souhaitée, puis brise le métal hydrure. L'hydrogène contenu dans la poudre a été éliminé sous vide pour obtenir la poudre métallique.

La méthode de réduction est principalement appliquée à la préparation de poudres métalliques (alliages) telles que le titane , fer, tungstène , molybdène , niobium , et tungstène-rhénium.

Par exemple, le titane (poudre) commence à réagir violemment avec l'hydrogène à une certaine température. Lorsque la teneur en hydrogène est supérieure à 2,3%, l'hydrure est lâche et facilement pulvérisé en fines particules de poudre d'hydrure de titane. La poudre d'hydrure de titane est décomposée à une température d'environ 700°C et la majeure partie de l'hydrogène qui y est dissous est éliminée pour obtenir la poudre de titane.

Les avantages de la méthode de réduction sont une opération simple, un contrôle facile des paramètres de processus, une efficacité de production élevée, un faible coût et adapté à la production industrielle. L'inconvénient est qu'il ne convient qu'aux matériaux métalliques qui réagissent facilement avec l'hydrogène et deviennent cassants et facilement cassables après absorption d'hydrogène.

* Électrolyse

Électrolyse est un procédé dans lequel une poudre métallique est déposée sur une cathode par fusion électrolytique d'une solution aqueuse d'un sel ou d'un sel. La solution aqueuse électrolytique peut produire des poudres métalliques (alliages) telles que Cu, Ni, Fe, Ag, Sn et Fe-Ni, et le sel fondu électrolytique peut produire des poudres métalliques telles que Zr, Ta, Ti et Nb.

L'avantage de la méthode d'électrolyse est que la pureté de la poudre métallique préparée est relativement élevée et que la pureté de la poudre élémentaire peut atteindre 99,7 % ou plus.

De plus, la méthode d'électrolyse peut bien contrôler la taille des particules de la poudre et la poudre ultrafine peut être obtenue. Cependant, le poudrage électrolytique consomme une grande quantité d'électricité et a un coût de broyage élevé.

Préparation d'électrolyse par ultrasons du dispositif de poudre de fer

* Hydroxyle

La méthode hydroxyle fait référence à la synthèse de certains métaux (fer, nickel , etc.) et le monoxyde de carbone en composés carbonylés métalliques, qui sont ensuite décomposés thermiquement en poudres métalliques et en monoxyde de carbone. Industriellement, la méthode hydroxyle est principalement utilisée pour produire des poudres fines et des poudres ultrafines de nickel et de fer, et des poudres d'alliages telles que Fe-Ni, Fe-Co et Ni-Co. La poudre obtenue par la méthode hydroxyle est très fine et a une grande pureté, mais le coût est également élevé.

* Remplacement chimique

La méthode de remplacement chimique est basée sur l'activité du métal, et le métal a une petite activité qui est déplacée de la solution de sel métallique par un métal hautement actif, et le métal obtenu par la substitution est ensuite traité et raffiné par d'autres méthodes. Cette méthode est principalement appliquée à la préparation de poudres métalliques inactives telles que Cu, Ag et Au.

Résumé

Merci d'avoir lu notre article et nous espérons qu'il pourra vous aider à mieux comprendre les méthodes de préparation de la poudre métallique . Si vous souhaitez en savoir plus sur la poudre métallique, vous pouvez visiter Métaux réfractaires avancés (ARM ) pour plus d'informations.

Siège social à Lake Forest, Californie, États-Unis, ARM est l'un des principaux fabricants et fournisseurs de poudres métalliques dans le monde, fournissant aux gens des poudres métalliques réfractaires de haute qualité telles que la poudre de tungstène à un prix très compétitif.