Під час процесу виробництва порошку розпиленням газу розмір частинок порошку в основному контролюється такими факторами:
Тиск середовища розпилення: чим вищий тиск, тим сильніший вплив середовища розпилення на потік металевої рідини, тим кращий ефект дроблення та дрібніший порошок.
Діаметр стовпа потоку металу: чим менший діаметр, тим легше подрібнити потік металевої рідини, і тим дрібніший розмір частинок порошку.
Температура розплаву металу: чим вища температура, тим нижча в’язкість розплаву металу, тим краща плинність і тим легше його подрібнити на дрібні краплі рідини.
Кут між двома потоками: чим більший кут, тим сильніший вплив середовища розпилення на потік металевої рідини, тим кращий ефект дроблення та тим дрібніший порошок.
Тип середовища для розпилення: при використанні рідкого середовища для розпилення його маса більша, ніж у газу, і воно переносить більше енергії, що призводить до кращого ефекту дроблення та дрібнішого порошку.
Крім того, поверхневий натяг і в’язкість розплаву металу, структурні параметри пристрою розпилення (такі як тип сопла, параметри ін’єкції) і параметри пристрою збору порошку також впливатимуть на розмір частинок порошку.
Конкретний діапазон регулювання параметрів процесу для виробництва порошку газового розпилення наступний:
Тиск газу розпилення: 10 - 40 атмосфер (приблизно 1 - 4 МПа)
Діаметр металевої колони потоку: необхідно відрегулювати відповідно до конкретного обладнання та матеріалів. Чим менший діаметр, тим дрібніший порошок.
Температура плавлення металу: необхідно регулювати відповідно до температури плавлення сплаву. Зазвичай на 50 - 100 градус вище за температуру плавлення.
Два-кут потоку: 40 градусів - 75 градусів
Тиск у камері розпилення газу: необхідно підтримувати стан вакууму. Зазвичай у діапазоні 1 - 10 торр (приблизно 0.13 - 1.33 кПа)
Ці параметри необхідно точно контролювати відповідно до конкретного складу сплаву та вимог до характеристик порошку.
Температура розплаву металу безпосередньо впливає на розмір частинок порошку, змінюючи в'язкість і поверхневий натяг розплаву. зокрема:
1. З підвищенням температури в'язкість зменшується. Коли температура підвищується від 150 градусів до 300 градусів, середній розмір частинок порошку Pd-Ag-Cu зменшується зі 101 мкм до 33 мкм. Високі температури роблять металеву рідину більш схильною до розпаду на дрібні краплі, але перевищення критичного значення (наприклад, 300 градусів) призведе до злипання крапель, що збільшує розмір частинок.
2. Зміни поверхневого натягу
Високі температури зменшують поверхневий натяг, роблячи краплі більш диспергованими. Експеримент показує, що для порошку з нержавіючої сталі середній розмір частинок зменшується приблизно на 5 мкм на кожні 50 K підвищення перегріву. Однак надмірно високі температури подовжують час затвердіння та збільшують ризик утворення супутникового порошку.
3. Вікно оптимальної температури
Нержавіюча сталь: Вихід тонкого порошку найвищий при перегріві 245 K.
Високо{0}}ентропійний сплав: при нагріванні до 1200 градусів Dv(50) титанового сплаву досягає 57,3 мкм, що на 1,1 мкм вище, ніж при 1100 градусах. Титан: для стабілізації розпилення температуру потрібно підтримувати на рівні 1300-1400 градусів.
4. Синергія з іншими параметрами
Його потрібно регулювати в поєднанні з тиском розпилення (4,0 МПа), типом газу (гелій є найкращим) тощо. Наприклад, при розпилюванні аргоном на кожні 100 градусів підвищення температури розмір частинок порошку можна зменшити на 15-20%.
