Classification et principe de base des méthodes de préparation de la poudre métallique MIM

Classification et principe de base des méthodes de préparation de la poudre métallique MIM

Méthode de préparation de la poudre métallique :

1.1 Méthode physico-chimique :

1.1.1 Méthode de réduction :

La réduction des oxydes métalliques et des sels est une méthode largement utilisée pour la préparation des poudres. La poudre de fer et la poudre de tungstène peuvent être réduites par du carbone solide, et le tungstène, le molybdène, le fer, le cuivre, le cobalt, le nickel et d'autres poudres peuvent être préparés par décomposition d'hydrogène ou d'ammoniac; La poudre de fer peut être préparée à partir de gaz naturel converti et de gaz de houille, et la poudre de métal rare comme le tantale, le niobium, le titane, le zirconium, le thorium et l'uranium peut être préparée à partir de sodium, de calcium et de magnésium comme agents réducteurs. Le principe de base de la méthode de réduction des oxydes et sels métalliques est que l'affinité de l'agent réducteur utilisé pour l'oxygène est supérieure à celle du métal correspondant dans les oxydes et sels utilisés pour l'oxygène, de sorte que l'oxygène dans les oxydes ou sels métalliques peut être capturé et le métal peut être réduit. Étant donné que différents éléments métalliques ont des effets différents sur l'oxygène, la stabilité de la formation d'oxyde n'est pas la même. La stabilité de l'oxyde peut être caractérisée par la taille de △ G dans le processus de réaction d'oxydation. Si la valeur △ G dans le processus de réaction est plus petite, cela signifie que la stabilité de son oxyde est plus élevée, c'est-à-dire que son affinité pour l'oxygène est plus grande.

Ses avantages sont un fonctionnement simple, un contrôle facile des paramètres de processus, une efficacité de production élevée, un faible coût et une adaptation à la production industrielle; L'inconvénient est qu'elle n'est applicable qu'aux matériaux métalliques qui réagissent facilement avec l'hydrogène et deviennent cassants et fragiles après absorption d'hydrogène.

1.1.2 Réduction thermique du métal et méthode de réduction :

La réduction thermique des métaux consiste en ce que la matière première réduite peut être un sel solide, gazeux ou fondu. Ces deux derniers ont les caractéristiques d'une réduction en phase gazeuse et d'une précipitation en phase liquide. La méthode des réducteurs thermiques métalliques est couramment utilisée dans l'industrie : réduction de TiO2, ThO2, UO2, etc. avec du calcium ; Réduire TiCl4, ZrCl4, TaCl5, etc. avec du magnésium ; Réduire TiCl4, ZrCl4, K2ZrF6, K2TaF7, etc. avec du sodium ; La poudre d'acier inoxydable au nickel-chrome a été préparée par co-réduction d'oxyde de chrome et d'oxyde de nickel avec de l'hydrure de calcium (CaH2).

La méthode de réduction fait référence à la réaction du carbone, du carbure de bore, du silicium, de l'azote et des oxydes de métaux réfractaires pour obtenir des carbures et des borures. Méthode nitrure.

1.1.3 Méthode d'électrolyse :

L'électrolyse est une méthode de précipitation de poudre métallique à la cathode par un sel fondu électrolytique ou une solution aqueuse de sel. Presque toutes les poudres métalliques peuvent être produites par électrolyse, en particulier la poudre de cuivre, la poudre d'argent et la poudre d'étain. La pulvérisation électrolytique peut également être divisée en électrolyse de solution aqueuse, électrolyse d'électrolyte organique, électrolyse de sel fondu et électrolyse de cathode de métal liquide.

Les avantages sont que la pureté de la poudre métallique préparée est élevée et que la pureté de la poudre élémentaire générale peut atteindre plus de 99,7 % ; De plus, la méthode électrolytique peut bien contrôler la taille des particules de la poudre et peut produire une poudre fine. Cependant, la consommation d'énergie de la production de poudre électrolytique est importante et le coût de la production de poudre est élevé. Une solution aqueuse électrolytique peut produire des poudres métalliques (alliages) telles que Cu, Ni, Fe, Ag, Sn, Fe-Ni, et un sel fondu électrolytique peut produire des poudres métalliques telles que Zr, Ta, Ti, Nb.

1.1.4 Méthode hydroxyle :

Certains métaux (fer, nickel, etc.) et le monoxyde de carbone sont synthétisés en composés carbonylés métalliques, qui sont décomposés en poudre métallique et en monoxyde de carbone par réchauffage. La poudre ainsi préparée est très fine, d'une grande pureté, mais d'un coût élevé. Dans l'industrie, il est principalement utilisé pour produire des poudres fines et ultrafines de nickel et de fer, ainsi que des poudres de Fe-Ni, Fe-Co, Ni-Co et d'autres alliages.

1.1.5 Méthode de remplacement chimique :

La méthode de remplacement chimique est basée sur l'activité du métal. Le métal avec une forte activité est utilisé pour remplacer le métal avec moins d'activité de la solution de sel métallique, et le métal (poudre métallique) obtenu à partir du remplacement est encore affiné par d'autres méthodes. Cette méthode est principalement appliquée à la préparation de poudres métalliques inactives telles que Cu, Ag, Au, etc.

1.2 Méthode mécanique :

1.2.1 Méthode d'atomisation :

La méthode d'atomisation appartient à la méthode de pulvérisation mécanique. C'est une méthode de concassage direct de métal liquide ou d'alliage et de poudre de valeur. Il est largement utilisé et son échelle est juste derrière la méthode de réduction. La méthode d'atomisation, également connue sous le nom de méthode de pulvérisation, peut être utilisée pour produire des poudres métalliques telles que le plomb, l'étain, l'aluminium, le cuivre, le nickel et le fer, et peut également être utilisée pour produire des poudres d'alliage telles que le bronze, le laiton, l'acier au carbone et l'alliage. acier.

La méthode d'atomisation utilise généralement un gaz à haute pression, un liquide à haute pression ou des lames rotatives à grande vitesse pour casser le métal ou l'alliage fondu à haute température et pression en petites gouttelettes, puis se condenser dans le collecteur pour obtenir une poudre métallique ultra-fine. Ce processus n'a pas de changements chimiques. L'atomisation est l'une des principales méthodes de production de poudre de métal et d'alliage. Il existe de nombreuses méthodes d'atomisation, telles que l'atomisation à double flux, l'atomisation centrifuge, l'atomisation à plusieurs étages, la technologie d'atomisation par ultrasons, la technologie d'atomisation à couplage étroit, l'atomisation à gaz haute pression, l'atomisation à flux laminaire, l'atomisation à couplage étroit par ultrasons et l'atomisation à gaz chaud.

La poudre atomisée présente les avantages d'une sphéricité élevée, d'une taille de particule 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 présente les inconvénients d'une faible efficacité de production, d'un faible rendement en poudre ultrafine et d'une consommation d'énergie relativement importante.

1.2.2 Méthode de concassage mécanique :

La pulvérisation mécanique du métal solide est une méthode de pulvérisation indépendante, et le développement de son mécanisme est étroitement lié à l'état de déformation du solide et à la formation et à l'expansion des fissures lors de la pulvérisation. En même temps, c'est aussi un processus complémentaire indispensable pour certaines méthodes de fraisage. Par exemple, les dépôts cathodiques durs et cassants obtenus par broyage par électrolyse, les blocs métalliques spongieux obtenus par broyage-réduction, etc. Par conséquent, la méthode de broyage mécanique joue un rôle important dans la production de poudre.

En raison des propriétés différentes des matériaux et de la finesse de broyage requise, les méthodes de broyage sont également différentes. Selon les différentes manières d'appliquer une force externe, le concassage de matériaux est généralement effectué par extrusion, impact, broyage et fendage, et les principes de fonctionnement de divers équipements de concassage sont principalement basés sur ces principes.

Parmi eux, la méthode de broyage à billes est principalement divisée en méthode de roulement à billes et méthode de broyage à billes par vibration. Cette méthode utilise le mécanisme selon lequel les particules métalliques sont cassées et raffinées en raison de la déformation à différentes vitesses de déformation. Il présente les avantages d'une faible sélectivité pour les matériaux, d'un fonctionnement continu, d'une efficacité de production élevée, convient au broyage à sec et humide et peut être utilisé pour la préparation de poudre de divers métaux et alliages. L'inconvénient est qu'il est difficile à calibrer dans le processus de préparation de la poudre.

1.2.3 Méthode de broyage :

La méthode de broyage consiste à pulvériser du gaz comprimé dans la zone de broyage après avoir traversé une buse spéciale, entraînant ainsi les matériaux dans la zone de broyage à entrer en collision les uns avec les autres et à se frotter en poudre ; Après l'expansion de l'air, le matériau montera dans la zone de classification et le matériau avec la taille de particule requise sera séparé par le classificateur à turbine. La poudre grossière restante retournera dans la zone de broyage et continuera à broyer jusqu'à ce que la taille de particule requise soit séparée. Étant donné que la méthode de broyage est produite par voie sèche, la déshydratation, le séchage et d'autres processus de matériaux sont omis ; Son produit a une pureté élevée, une activité élevée, une bonne dispersibilité, une taille de particules fines et une distribution étroite, et une surface de particules lisse. Il est largement utilisé dans le broyage ultra-fin des non-métaux, des matières premières chimiques, des pigments, des abrasifs, des médicaments de soins de santé et d'autres industries. Cependant, le procédé de broyage présente également les inconvénients d'un coût de fabrication élevé des équipements. Dans le processus de production de poudre métallique, un gaz inerte continu ou de l'azote doit être utilisé comme source de gaz comprimé. La consommation de gaz est importante et ne convient que pour le broyage et la pulvérisation de métaux et d'alliages fragiles.