التصنيف والمبدأ الأساسي لطرق تحضير مسحوق المعادن MIM

التصنيف والمبدأ الأساسي لطرق تحضير مسحوق المعادن MIM

طريقة تحضير مسحوق المعدن:

1.1 الطريقة الفيزيائية والكيميائية:

1.1.1 طريقة التخفيض:

يعد تقليل أكاسيد المعادن والأملاح طريقة مستخدمة على نطاق واسع لتحضير المسحوق. يمكن تقليل مسحوق الحديد ومسحوق التنغستن بواسطة الكربون الصلب ، ويمكن تحضير التنغستن والموليبدينوم والحديد والنحاس والكوبالت والنيكل ومساحيق أخرى عن طريق تحلل الهيدروجين أو الأمونيا ؛ يمكن تحضير مسحوق الحديد من الغاز الطبيعي المحول وغاز الفحم ، ويمكن تحضير مسحوق المعادن النادرة مثل التنتالوم والنيوبيوم والتيتانيوم والزركونيوم والثوريوم واليورانيوم من الصوديوم والكالسيوم والمغنيسيوم كعوامل اختزال. المبدأ الأساسي لطريقة اختزال أكاسيد الفلزات والأملاح هو أن تقارب عامل الاختزال المستخدم للأكسجين أكبر من تقارب المعدن المقابل في الأكاسيد والأملاح المستخدمة للأكسجين ، بحيث يكون الأكسجين في أكاسيد الفلزات أو الأملاح يمكن التقاطها ويمكن تقليل المعدن. نظرًا لأن العناصر المعدنية المختلفة لها تأثيرات مختلفة على الأكسجين ، فإن استقرار تكوين الأكسيد ليس هو نفسه. يمكن تمييز ثبات الأكسيد بحجم △ G في عملية تفاعل الأكسدة. إذا كانت قيمة △ G في عملية التفاعل أصغر ، فهذا يعني أن استقرار أكسيدها أعلى ، أي أن تقاربها مع الأكسجين أكبر.

مزاياها هي التشغيل البسيط ، والتحكم السهل في معلمات العملية ، وكفاءة الإنتاج العالية ، والتكلفة المنخفضة ، ومناسبة للإنتاج الصناعي ؛ العيب هو أنه ينطبق فقط على المواد المعدنية التي يسهل تفاعلها مع الهيدروجين وتصبح هشة وهشة بعد امتصاص الهيدروجين.

1.1.2 طريقة الاختزال والاختزال الحراري للمعادن:

الاختزال الحراري للمعادن هو أن المادة الخام المختزلة يمكن أن تكون صلبة أو غازية أو ملح مصهور. الأخيرين لهما خصائص تقليل الطور الغازي وترسيب المرحلة السائلة. تُستخدم طريقة عامل الاختزال الحراري المعدني بشكل شائع في الصناعة: تقليل TiO2 ، ThO2 ، UO2 ، إلخ بالكالسيوم ؛ تقليل TiCl4 ، ZrCl4 ، TaCl5 ، وما إلى ذلك بالمغنيسيوم ؛ تقليل TiCl4 ، ZrCl4 ، K2ZrF6 ، K2TaF7 ، وما إلى ذلك بالصوديوم ؛ تم تحضير مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ من النيكل والكروم عن طريق الاختزال المشترك لأكسيد الكروم وأكسيد النيكل مع هيدريد الكالسيوم (CaH2).

تشير طريقة الاختزال إلى تفاعل الكربون وكربيد البورون والسيليكون والنيتروجين وأكاسيد المعادن المقاومة للحرارة للحصول على الكربيدات والبوريدات. طريقة النتريد.

1.1.3 طريقة التحليل الكهربائي:

التحليل الكهربائي هو طريقة لصنع مسحوق معدني مترسب عند الكاثود بواسطة ملح مصهور كهربائيا أو محلول مائي ملح. يمكن إنتاج جميع مساحيق المعادن تقريبًا عن طريق التحليل الكهربائي ، وخاصة مسحوق النحاس ومسحوق الفضة ومسحوق القصدير. يمكن أيضًا تقسيم السحق الإلكتروليتي إلى التحليل الكهربائي للمحلول المائي ، والتحليل الكهربائي بالكهرباء العضوي ، والتحليل الكهربائي بالملح المصهور ، والتحليل الكهربائي بالكاثود المعدني السائل.

المزايا هي أن نقاوة المسحوق المعدني المحضر مرتفع ، ويمكن أن يصل نقاء المسحوق الأولي العام إلى أكثر من 99.7 في المائة ؛ بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تتحكم طريقة التحليل الكهربائي في حجم جزيئات المسحوق ويمكن أن تنتج مسحوقًا ناعمًا. ومع ذلك ، فإن استهلاك الطاقة لإنتاج مسحوق التحليل الكهربائي كبير ، وتكلفة إنتاج المسحوق عالية. يمكن أن ينتج المحلول المائي الإلكتروليتي مساحيق معدنية (سبيكة) مثل Cu ، و Ni ، و Fe ، و Ag ، و Sn ، و Fe-Ni ، ويمكن أن ينتج الملح المصهور بالكهرباء مساحيق معدنية مثل Zr ، Ta ، Ti ، Nb.

1.1.4 طريقة الهيدروكسيل:

يتم تصنيع بعض المعادن (الحديد والنيكل وما إلى ذلك) وأول أكسيد الكربون في مركبات الكربونيل المعدنية ، والتي تتحلل إلى مسحوق معدني وأول أكسيد الكربون عن طريق إعادة التسخين. المسحوق المحضر بهذه الطريقة ناعم للغاية ، بنقاوة عالية ، لكن تكلفة عالية. في الصناعة ، يتم استخدامه بشكل أساسي لإنتاج مساحيق دقيقة وفائقة الدقة من النيكل والحديد ، وكذلك مساحيق Fe-Ni و Fe-Co و Ni-Co ومساحيق السبائك الأخرى.

1.1.5 طريقة الاستبدال الكيميائي:

تعتمد طريقة الاستبدال الكيميائي على نشاط المعدن. يتم استخدام المعدن ذو النشاط القوي لاستبدال المعدن بنشاط أقل من محلول الملح المعدني ، ويتم تكرير المعدن (المسحوق المعدني) الذي تم الحصول عليه من البديل بطرق أخرى. يتم تطبيق هذه الطريقة بشكل أساسي في تحضير مساحيق المعادن غير النشطة مثل Cu ، Ag ، Au ، إلخ.

1.2 الطريقة الميكانيكية:

1.2.1 طريقة الانحلال:

طريقة الانحلال تنتمي إلى طريقة السحق الميكانيكي. إنها طريقة لسحق المعدن السائل أو السبائك مباشرة وسحق المسحوق. يتم استخدامه على نطاق واسع ، ويأتي مقياسه في المرتبة الثانية بعد طريقة التخفيض. يمكن استخدام طريقة الانحلال ، والمعروفة أيضًا باسم طريقة الرش ، لإنتاج مساحيق معدنية مثل الرصاص والقصدير والألمنيوم والنحاس والنيكل والحديد ، ويمكن أيضًا استخدامها لإنتاج مساحيق السبائك مثل البرونز والنحاس والفولاذ الكربوني والسبائك. فُولاَذ.

تستخدم طريقة الانحلال عمومًا غازًا عالي الضغط أو سائلًا عالي الضغط أو شفرات دوارة عالية السرعة لكسر المعدن أو السبائك المصهورة عند درجة حرارة عالية وضغط إلى قطرات صغيرة ، ثم تكثيفها في المجمع للحصول على مسحوق معدني فائق الدقة. هذه العملية لا تحتوي على تغييرات كيميائية. الانحلال هو أحد الطرق الرئيسية لإنتاج مسحوق المعادن والسبائك. هناك العديد من طرق الانحلال ، مثل الانحلال المزدوج التدفق ، الانحلال بالطرد المركزي ، الانحلال متعدد المراحل ، تقنية الانحلال بالموجات فوق الصوتية ، تقنية الانحلال بالاقتران المحكم ، الانحلال بالغاز عالي الضغط ، الانحلال الصفحي للتدفق ، الانحلال بالموجات فوق الصوتية للاقتران المحكم وانحلال الغاز الساخن.

يتميز المسحوق المصغر بمزايا كروية عالية ، وحجم جزيئات يمكن التحكم فيه ، ومحتوى أكسجين منخفض ، وتكلفة إنتاج منخفضة ، وقدرة على التكيف مع إنتاج مساحيق معدنية مختلفة. لقد أصبح اتجاه التطوير الرئيسي لتقنية تحضير مسحوق السبائك عالية الأداء والخاصة. ومع ذلك ، فإن طريقة الانحلال لها عيوب انخفاض كفاءة الإنتاج ، وانخفاض العائد من مسحوق متناهية الصغر ، واستهلاك طاقة كبير نسبيًا.

1.2.2 طريقة التكسير الميكانيكية:

السحق الميكانيكي للمعدن الصلب هو طريقة سحق مستقلة ، ويرتبط تطوير آليته ارتباطًا وثيقًا بحالة الإجهاد الصلب وتشكيل الشقوق وتمددها في عملية السحق. في الوقت نفسه ، تعتبر أيضًا عملية تكميلية لا غنى عنها لبعض طرق الطحن. على سبيل المثال ، رواسب الكاثود الصلبة والهشة التي يتم الحصول عليها عن طريق طحن التحليل الكهربائي ، والكتل المعدنية الإسفنجية التي يتم الحصول عليها عن طريق تقليل الطحن ، وما إلى ذلك. لذلك ، تلعب طريقة التكسير الميكانيكي دورًا مهمًا في إنتاج المسحوق.

نظرًا للخصائص المختلفة للمواد ودقة الطحن المطلوبة ، تختلف طرق الطحن أيضًا. وفقًا للطرق المختلفة لتطبيق القوة الخارجية ، يتم تكسير المواد عمومًا عن طريق البثق والتأثير والطحن والتقسيم ، وتستند مبادئ العمل لمعدات التكسير المختلفة بشكل أساسي على هذه المبادئ.

من بينها ، تنقسم طريقة طحن الكرة بشكل أساسي إلى طريقة الكرة المتدحرجة وطريقة طحن الكرة الاهتزازية. تستخدم هذه الطريقة آلية تكسير الجزيئات المعدنية وتنقيتها بسبب التشوه بمعدلات إجهاد مختلفة. تتميز بمزايا الانتقائية المنخفضة للمواد ، والتشغيل المستمر ، وكفاءة الإنتاج العالية ، ومناسبة للطحن الجاف والرطب ، ويمكن استخدامها لإعداد مسحوق من مختلف المعادن والسبائك. العيب هو أنه من الصعب التصنيف في عملية تحضير المسحوق.

1.2.3 طريقة الطحن:

طريقة الطحن هي رش الغاز المضغوط في منطقة الطحن بعد المرور عبر فوهة خاصة ، وبالتالي دفع المواد الموجودة في منطقة الطحن للتصادم مع بعضها البعض وفركها في مسحوق ؛ بعد تمدد الهواء ، سترتفع المادة إلى منطقة التصنيف ، وسيتم فصل المواد ذات حجم الجسيمات المطلوب بواسطة مصنف التوربينات. سيعود المسحوق الخشن المتبقي إلى منطقة الطحن ويستمر في الطحن حتى يتم فصل حجم الجسيمات المطلوب. نظرًا لأن طريقة الطحن يتم إنتاجها بالطريقة الجافة ، يتم حذف الجفاف والتجفيف والعمليات الأخرى للمواد ؛ يتميز منتجها بنقاوة عالية ، نشاط عالي ، تشتت جيد ، حجم جزيئات دقيقة وتوزيع ضيق ، وسطح جسيمات أملس. يستخدم على نطاق واسع في طحن المواد اللافلزية والمواد الخام الكيميائية والأصباغ والمواد الكاشطة وأدوية الرعاية الصحية وغيرها من الصناعات. ومع ذلك ، فإن طريقة الطحن لها أيضًا عيوب التكلفة العالية لتصنيع المعدات. في عملية إنتاج مسحوق المعدن ، يجب استخدام غاز خامل مستمر أو نيتروجين كمصدر للغاز المضغوط. استهلاك الغاز كبير ، وهو مناسب فقط لسحق وسحق المعادن والسبائك الهشة.