金屬粉末是指尺寸小于1mm的金屬顆粒群。包括單一金屬粉末、合金粉末以及具有金屬性質(zhì)的某些難熔化合物粉末,是粉末冶金的主要原材料。應用于微細不銹鋼、鐵合金、鎳合金、銅合金、磁性材料、儲氫材料、3D打印等領(lǐng)域。
金屬粉末制備方法:
粉末制備技術(shù)是現代粉末冶金學(xué)和產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的基礎,目前制備金屬粉末的主要方法有霧化法、氣流沖擊法、機械粉碎法、旋轉電極法、電化腐蝕法、還原法等。
氣霧化法,其原理是利用高速惰性氣體沖擊金屬熔體,通過(guò)碰撞將氣體的動(dòng)能轉化為金屬熔體的表面能,使熔融金屬流被擊碎成細小液滴,然后在氣流氛圍中快速冷卻凝固形成粉末。
還有一種就是氣流沖擊法(惰性氣體保護氣流粉碎系統),其原理是通過(guò)高壓氣體(可達音速或超音速)與物料在設備內部進(jìn)行高速撞擊、摩擦和剪切,從而實(shí)現物料的迅速破碎;一般采用的是N?、Ar、He、CO?等作為粉碎氣源。進(jìn)料、粉碎、分級、輸送、分離及包裝等整個(gè)過(guò)程中物料均在惰性氣體保護下完成,從而滿(mǎn)足了安全、防爆、環(huán)保、節能等生產(chǎn)要求。
為什么要測氧含量:
目前,不管是霧化法還是氣流沖擊法,都是在真空或惰性氣體作為保護氣的環(huán)境下進(jìn)行的,以此來(lái)降低粉末中的氧(元素)含量及雜質(zhì)含量,提高粉末的純度。有研究表明,粉末中的氧(元素)基本上是熔煉過(guò)程中帶入的。所以,不管是在母合金制備還是霧化過(guò)程中都要保持真空或惰性氣體環(huán)境。
氧作為一種化學(xué)性質(zhì)活潑的元素,極易和其他元素發(fā)生氧化反應,從而影響粉末產(chǎn)品的物理性質(zhì)進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量。如果是易燃易爆的鎂粉、鋁粉,氧氣含量超標不僅會(huì )影響產(chǎn)品質(zhì)量還會(huì )存在爆燃的安全風(fēng)險。
除了制備過(guò)程,金屬粉末輸送過(guò)程也需要監測氧氣含量,粉末輸送一般采用氣力輸送系統,即使用壓縮空氣或惰性氣體作為動(dòng)力源,精確控制氣體的速度和壓力,使金屬粉末在管道內處于懸浮狀態(tài),向目標位置輸送。輸送過(guò)程中如果管道存在泄漏點(diǎn)或密閉性有問(wèn)題,導致空氣進(jìn)入輸送管道,也會(huì )導致氧含量上升,進(jìn)而影響粉末品質(zhì)或造成安全風(fēng)險。
金屬粉末制備及輸送過(guò)程的氧氣含量測量主要有以下幾個(gè)原因:
控制產(chǎn)品質(zhì)量:氧氣含量高可能會(huì )影響金屬粉末最終的機械性能和化學(xué)穩定性。
控制工藝過(guò)程:在金屬粉末的生產(chǎn)和處理過(guò)程中,過(guò)高的氧氣含量可能指示了原材料的質(zhì)量問(wèn)題或加工過(guò)程中的缺陷,需要調整工藝條件來(lái)確保產(chǎn)品質(zhì)量。
確保生產(chǎn)安全:易燃易爆金屬粉末制備及輸送過(guò)程,氧氣含量超標會(huì )影響工藝安全。
總體來(lái)說(shuō),測量金屬粉末中的氧氣含量是為了確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能,并優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程為了確保產(chǎn)品的質(zhì)量和工藝的穩定性,以下是相關(guān)
工藝監測點(diǎn):
保護氣置換后氧含量:在粉末制備開(kāi)始前,檢測惰性氣體置換后微量氧氣含量,以確保其符合運行標準。
反應過(guò)程的氧氣含量:在反應過(guò)程實(shí)時(shí)監測氧氣含量,實(shí)時(shí)監測工藝過(guò)程。
粉末輸送管道的氣氛監測:在粉末輸送過(guò)程中,監測輸送管道中的氣體成分,確保氣體環(huán)境適合粉末的穩定性。
密封系統的氧氣含量:確保存儲和輸送系統的密封性良好,防止外部氧氣滲入。